Fondeo y amarre

FONDEO Y AMARRE
Contenido
Contenido ......................................................................................................................... 2
1. SISTEMA DE FONDEO.............................................................................................. 4
2. PARTES FUNDAMENTALES DE UN SISTEMA DE FONDEO ............................ 4
3. ANCLAS ...................................................................................................................... 4
3.1. Orígenes y evolución de las anclas ............................................................................ 4
3.2. Tipos de anclas .......................................................................................................... 6
3.2.1. Anclas Hall ............................................................................................................. 7
3.2.2. Ancla “Danforth”.................................................................................................... 8
3.2.3. Ancla antigua .......................................................................................................... 8
3.2.4. Anclas de mar profundo ......................................................................................... 9
3.2.5. Ancla David ............................................................................................................ 9
3.2.6. Ancla Rogers .......................................................................................................... 9
3.2.7. Ancla Trotman ........................................................................................................ 9
3.2.8. Ancla Martín ......................................................................................................... 10
3.2.9 Ancla admirantazgo ............................................................................................... 10
3.2.10. Anclas Hongo ..................................................................................................... 11
3.2.11. Ancla rezón ......................................................................................................... 11
3.2.12. Arpeo .................................................................................................................. 11
4. EFICIENCIA DEL ANCLA ...................................................................................... 11
5. PRUEBAS REALIZADAS EN LAS ANCLAS ........................................................ 11
5.1. Ensayo de tracción ................................................................................................... 12
5.2. Ensayo de martilleado ............................................................................................. 12
5.3. Ensayo de caída ....................................................................................................... 12
5.4. Ensayos no destructivos .......................................................................................... 12
6. ACEROS PARA CADENAS DE ANCLA ................................................................ 13
6.1. Para acero moldeado ................................................................................................ 13
6.2. Para acero forjado .................................................................................................... 13
7. CADENAS ................................................................................................................. 13
7.1. Desgaste de cadenas ................................................................................................ 15
7.2. Tipos de eslabones según su función ....................................................................... 16
7.3. Según su posición .................................................................................................... 16
8. BOZAS DE CADENAS ............................................................................................. 16
8.1. Resumen de cadenas ................................................................................................ 16
9. CAJA DE CADENAS ................................................................................................ 17
10. EL ESTOPOR .......................................................................................................... 18
11. EL ESCOBÉN .......................................................................................................... 19
12. LAS BITAS .............................................................................................................. 19
13. MAQUINILLAS Y COMPONENTES .................................................................... 20
13.1. El barbotén ............................................................................................................. 21
13.2. El cabrestante......................................................................................................... 21
14. CÁLCULO DE LOS MEDIOS DE FONDEO AMARRE Y REMOLQUE ........... 21
15. TEORÍA MATEMÁTICA DEL FONDEO ............................................................. 23
16. POTENCIA DEL MOLINETE ................................................................................ 24
16.1. Relaciones .............................................................................................................. 25
17. CÁLCULO DE LA FUERZA TOTAL SOBRE EL ANCLA ................................. 25
17.1. Fuerzas del buque en amarre ................................................................................. 27
17.2. Fuerzas sobre el buque en remolque...................................................................... 27
18. LOS CABOS ............................................................................................................ 28
19. EL SISTEMA DE AMARRE ................................................................................... 28
2
19.1. Misiones del amarre............................................................................................... 28
19.2. Constitución del sistema de amarre ....................................................................... 29
19.3. Puntos fijos de amarre ........................................................................................... 29
19.4. Formas de trabajo de las amarras .......................................................................... 29
19.5. Alavantes ............................................................................................................... 29
20. ALGUNAS TABLAS .............................................................................................. 30
21. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 31
3
1. SISTEMA DE FONDEO
El sistema de fondeo es el encargado de inmovilizar el buque y substraerle a la acción
de las corrientes y del viento mediante aparatos que unidos al buque son capaces de
fijarse en el fondo del agua.
El ancla es el elemento principal encargado de fondear el buque por la acción de su
propio peso y por sus uñas, funciona de manera que, si es sometida a una fuerza paralela
al fondo del agua, tiende a clavarse en el. Es necesario, que el buque al fondear, el ancla
conserve una pequeña velocidad para arrastrar aquella por el fondo de manera que se
agarre a él.
2. PARTES FUNDAMENTALES DE UN SISTEMA DE FONDEO
Aunque se pueden encontrar más elementos, en esta sección se enumera las partes
fundamentales de un sistema de fondeo.
1. Anclas
5. Estopor
2. Cadenas
6. Tubos de las cadenas
3. Molinete
7. Caja de cadenas
4. Escobén
3. ANCLAS
Las anclas, son unos dispositivos fabricados de hierro o acero que unido al buque
mediante un cabo o cadena le permite fondear en un fondeadero.
3.1. Orígenes y evolución de las anclas
El primer artificio de que se valió el hombre prehistórico para impedir que sus
embarcaciones fueran arrastradas por las corrientes se reducía a una piedra de forma
oblonga a la que se amarraba un cabo firme a bordo. En realidad todavía no se trataba
de un ancla que hiciera presa fuera sino de un simple peso, que en los fondos duros era
arrastrada y en los blandos se enterraba demasiado. En las primeras embarcaciones el
ancla no era tan necesaria como se hizo posteriormente, pues estas eran pequeñas y se
4
acostumbraban a varar en las playas. El paso siguiente en la evolución hacia el ancla
real consisti6 en montar la piedra sobre una cruz de madera resultando así de 4 uñas;
este es el genero de rezón que todavía se emplea en Ceilan y en el Perú, así como en el
Noroeste de España por algunos pescadores del litoral, al que dan el nombre de
“potala”.
En Malasia, polinesia y ciertas partes del Japón se conserva todavía el más primitivo
tipo de ancla de madera de una sola uña y una piedra rectangular amarrada de través a la
caña y a modo de cepo.
Los chinos tuvieron ya 2000 años a. de C. anclas con cepos de bambúes cerca de la
cruz, utilizándose hoy en día con gran eficacia todavía en los juncos. En líneas generales
este tipo de ancla guarda cierto parecido con el tipo moderno de ancla de acero
“Danforth”.
Hay dos grandes grupos de familias de anclas, la primera del tipo “Almirantazgo” o las
que poseen cepo, y las de tipo “Hall” que no poseen cepo.
En este apartado se encuentran algunas de las definiciones pertenecientes al ancla y de
la cadena.
Caña: La parte del ancla desde la cruz al arganeo y que también se denomina asta.
Brazo: cada una de las dos partes que van por ambos lados des de la cruz hasta la uña.
Cruz: El punto en que se une la caña del ancla con sus brazos.
Uña o pico del loro: El extremo de cada brazo del ancla.
Mapa: Superficie sensiblemente plana que limita la uña del lado de la caña. También
denominada pestaña o oreja.
Cepo: Madero
grueso
o barra metálica que traviesa la caña del ancla
perpendicularmente al plano de la cruz y en el extremo opuesto, con objeto de asegurar
el agarre de aquella en cualquier posición que caiga en el fondo. El cepo ofrece la
aventaja de dotar al ancla de una mayor estabilidad, pero tiene el inconveniente de
reducir la maniobrabilidad y facilidad de estiba de la misma.
Arganeo: Grillete que juega dentro del ojo del ancla y en el cual se engrilleta la cadena.
Ojo del ancla: Orificio de la parte superior de la caña a través del cual se pasa el bulón
del grillete de arganeo.
5
3.2. Tipos de anclas
Las anclas se pueden clasificar des de varios puntos de vista, entre ellos destacaremos lo
siguiente:
1. Según su función a bordo
2. Según sus características constructivas
En función del papel que desempeñan a bordo, se clasifican en:
1. Anclas de “leva”, son las anclas principales para realizar las tareas de fondeo y
se disponen estibadas en las amuras.
2. Anclas de “esperanza o de espía” que se usa para retener el buque en una
dirección determinada. Como el caso de un buque amarrado en un río y
sometido a la corriente. Se disponen en popa.
3. Los “anclotes”, son anclas de poco peso y se suelen usar en faenas ligeras.
Des del punto de vista constructivo, podemos distinguir las anclas de brazos articulados
de las de brazos fijos. En la práctica tenemos un clasificación como la siguiente:
1. Anclas con cepo
4. Anclas de mar profundo
2. Anclas sin cepo o Articuladas
5. Anclas tipo hongo
3. Anclas Danforth
Según tengan o no tengan cepo:
a. Con cepo:
•
Ancla antigua
•
Ancla David
•
Ancla almirantazgo
•
Ancla Rogers
•
Ancla martín
•
Ancla Trotman
b. Sin cepo:
•
Ancla Hall
•
Ancla Turbot
•
Ancla Danforth
•
Ancla gruson
6
•
Ancla Tyzach
•
Ancla de Arado
•
Anclas para submarinos.
Otros tipos de anclas:
•
Anclas de hongo
•
Anclas de gran poder de agarre
•
Ancla rezón
•
Ancla almirantazgo
•
Ancla Arpeo
•
Ancla trotman
•
Anclas de botes salvavidas
•
Ancla tipo Hall
3.2.1. Anclas Hall
Este tipo de ancla los brazos y la cruz forman una estructura independiente de la caña a
la que se unen mediante un perno que sirve de eje de giro para los brazos que pueden
girar un ángulo de 40º a cada lado. La distancia entre la caña y las uñas es el resultado
de un compromiso que presenta entre:
1. Una distancia demasiado pequeña facilita el “encepado” y da lugar a una
disminución de la fuerza de agarre
2. Una distancia demasiado grande aumenta las posibilidades de que el ancla se
zafe al fondo y disminuye la capacidad de penetración en el fondo marino. Este
tipo de ancla es el más usado en todos los buques importantes.
7
3.2.2. Ancla “Danforth”
El ancla Danforth tiene unas uñas largas y de gran superficie. Presenta un cepo en la
cruz cuya misión es la de impedir el volteo del ancla. Asimismo presenta pestañas para
facilitar el agarre. El giro de sus uñas se limita a 30º. El cepo constituye el pasador
donde se articulan las uñas y su incorporación disminuye el riesgo de vuelco. Este tipo
de ancla, proyectada por Richard S. Danforth, equipó muchos de los buques que
participaron en el desembarque de Normandia. El rendimiento de un ancla Danforth es
unas cuatro veces superior al del ancla “Hall” en fondos de arena y unas ocho veces
mayor en el fondo de fango. Se emplea normalmente en pequeñas embarcaciones.
3.2.3. Ancla antigua
Este tipo de ancla se encuentra actualmente abandonada. El funcionamiento se basaba
que al fondear, el ancla cae generalmente con sus dos uñas en dirección del plano del
fondo, quedando ambas apoyadas en el mismo y el cepo en posición sensiblemente
vertical, con uno solo de sus extremos tocando el fondo. Así permanece al ancla hasta
que al comenzar a trabajar la cadena, arrastra a aquella; si la tracción se hace
oblicuamente, o si no fuese, al encontrar el cepo un obstáculo, el ancla bascula y
abandonará la posición de equilibrio inestable, que es con el cepo horizontal; el plano de
los brazos vertical, y la uña inferior agarrando el fondo, tendiendo el brazo a
introducirse tanto más cuando mayor sea la atracción ejercida por la cadena. La curva
producida por el peso de esta, opone resistencia a la componente vertical del esfuerzo
8
que el barco ejerce por intermedio de la referida cadena. Estas anclas aguantan muy
bien a los buques.
Pero tiene el inconveniente, sin embargo, de que puede enceparse1 la cadena en los
brazos del ancla durante los borneos2. Cuando el buque tire de la cadena, si esta fuera
encepada, tenderá a arrancar el ancla del fondo. En sitios verticales puede clavarse la
uña en el fondo del buque.
3.2.4. Anclas de mar profundo
También podemos encontrar un tipo de anclas utilizadas para buques destinados a
misiones de investigación marina. Por este motivo han de fondear en aguas muy
profundas. Tienen la forma de una hoja que les permite clavarse con facilidad en el
fondo.
3.2.5. Ancla David
Es un ancla de cepo movible estando este constituido por dos gualderas metálicas
unidas entre si por medio de tirantes, en la extremidad de la caña lleva un orificio por el
que pasa un perno, alrededor del cual puede girar el cepo en un plano perpendicular al
de las uñas, hasta quedar casi a lo largo de la caña.
3.2.6. Ancla Rogers
Esta ancla es una variante del tipo Almirantazgo, con los brazos reforzados, mayor peso
y las uñas más finas. El cepo es de caras planas y en los extremos tiene orificios para
guarnirle aparejos de maniobra. La forma de los brazos y la solidez de las uñas
disminuye mucho las probabilidades de rotura.
3.2.7. Ancla Trotman
El ancla Trotman pertenece al género de anclas articuladas, la cruz tiene forma de
horquilla con los orificios para el paso del perno de unión a los brazos. La forma
saliente de los mapas obliga a que la uña inferior se agarre al fondo, mientras que la
superior se apoya en la caña formando un ángulo de unos 60º. Tiene el inconveniente de
ser débil en la articulación, que es el lugar donde las anclas sufren mayores esfuerzos.
1
Una ancla se dice que está encepada cuando está enganchada en la cadena o en el fondo.
El borneo se produce cuando un buque gira alrededor del ancla debido al viento o la corriente o por
alguna causa intencionada.
2
9
3.2.8. Ancla Martín
El ancla Martín fue la primera ancla de brazos giratorios. En su construcción se procuró
que embarace lo menos posible la cubierta, simplificando al mismo tiempo las
instalaciones para su estiba y manejo.
Tiene situados los brazos en el mismo plano que el cepo, pudiendo girar aquellos
alrededor de la cruz y a banda y banda de ella hasta caer 30º o 40º clavando ambas uñas
a un tiempo en el terreno en vez de efectuarlo una sola como en anteriores tempos.
Tiene en la cruz una gran macizo para en él alojarla articulación de los brazos: esta
provisto de unos topes situados perpendicularmente a los brazos, con objeto de que al
caer el ancla al fondo giren los brazos. Las uñas son grandes y acanaladas en su frente
para que tiende a ceder el terreno delante de ellas. El cepo es de cortas dimensiones con
el fin de que la cadena pueda escapolar, sin cepar, cuando la coja en los borneos.
3.2.9 Ancla admirantazgo
Este ancla tiene una forma muy parecida a las antiguas, en las que se ha substituido el
cepo de madera por otro de hierro de sección cilíndrica, estando colocados también en
el plano perpendicular a los brazos y siendo estos y la caña de una sola pieza. El cepo
puede correr a lo largo del orificio practicado en la parte superior de la caña,
consiguiéndose así amadrinarlo a ésta al estibar el ancla en el varadero.
La forma del cepo es acodillada y cuando se arma queda aprisionada entre el collarín y
una arandela que se fija por medio de una chaveta que se introduce en una apertura
practicada en el cepo, quedando este así rígidamente unida a la caña. Para desarmarlo
basta zafar la chaveta que va aguantada por una cadenita y correrlo por el orificio, hasta
que entre la parte curvada quedando finalmente el ensanchamiento que lleva en su otro
extremo para que no pueda desarmarse del todo, apoyado cotra la arandela.
La longitud del cepo es igual a la de la caña y la distancia entre los picos del loro es
unos 7/10 de la longitud de la caña. El ángulo de agarre, o sea, el formado por una línea
que pase por la superficie del mapa y otra que va del extremo de la caña al pico del loro
debe ser de 115º. Este dato está deducido de la práctica. La sección transversal de cada
una de las partes debe ser tal, que presenta la máxima resistencia en la dirección en que
ha de ejercer la carga, al descansar en el fondo. Con el fin de suavizar el roce de la
10
cadena con el ancla en los borneos, se redondean todas las aristas y ángulos que
presenta.
3.2.10. Anclas Hongo
Las anclas del tipo hongo son llamadas así por su forma característica. Se emplean en el
fondeo de submarinos sumergidos y embarcaciones ligeras como barcazas. Son anclas
muy pesadas y la forma de sus bordes facilita el enclavamiento.
3.2.11. Ancla rezón
El ancla rezón es un tipo de ancla pequeña de acero forjado provista de unas uñas
semejantes a las de las anclas. Algunos rezones se construyen con un par de brazos
giratorios para su mejor estiba a bordo.
3.2.12. Arpeo
El arpeo es un artefacto de hierro parecido al rezón que en vez de uñas tiene cuatro
garfios. Se emplea para rastrear el fondo para recuperar objetos perdidos. Antiguamente
se empleaban en los abordajes para aferrarse a las naves enemigas.
4. EFICIENCIA DEL ANCLA
Se conoce como eficiencia de un ancla como la relación entre su poder de agarre y su
peso fuera del agua:
ε=
H0
Pa
Las anclas de gran poder de agarre son aquellas que tienen un poder de agarre por lo
menos el doble de las anclas normales sin cepo del mismo peso.
5. PRUEBAS REALIZADAS EN LAS ANCLAS
Las pruebas realizadas en las anclas son:
1. Comprobación de las características mecánicas
2. Prueba de tracción
3. Ensayo de martillado
4. Ensayo de caída
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5. ensayos no destructivos ENDS
La prueba de tracción y el ensayo de martillado se puede remplazar por ENDE según las
sociedades de clasificación.
Si el ancla de acero moldeado tiene un peso superior a los 1000 kg se recomienda
sustituir el ensayo de caída por ensayos no destructivos. Para anclas de un peso superior
a los 10000 kg los ENDE son obligatorios.
5.1. Ensayo de tracción
Se fija el ancla a 1/3 de la distancia desde la uña al centro del brazo y se tracciona en
función del peso del ancla según las tablas y que no se debe romper.
5.2. Ensayo de martilleado
El ensayo de martilleado se trata de golpear el ancla con un mazo y se identifica el
sonido para ver si el ancla es maciza.
5.3. Ensayo de caída
El ensayo de caída es un ensayo donde si el ancla es con cepo, se levanta 3,6 metros y
se lanza contra un piso de cemento de dimensiones normalizadas, luego se eleva otra
vez 3,6 m y se comprueban los brazos colocando dos cilindros de acero. Para anclas de
brazos giratorios el ensayo de caída no se exigirá en principio.
Tras estas dos pruebas se comprueba que el ancla no se ha fracturado ni interior ni
exteriormente, empleando el ensayo de martilleado.
5.4. Ensayos no destructivos
El ensayo no destructivo debe consistir como mínimo de
•
Examen visual y control magnetoscópico
•
Ensayo de ultrasonidos
•
Cualquier otro que pueda ser complementario
12
6. ACEROS PARA CADENAS DE ANCLA
6.1. Para acero moldeado
Tenemos que cumplir que la carga de rotura sea entre 41-45 kg por milímetro cuadrado,
se alargue menos del 20%, y tenga un plegado en frío sobre una probeta normalizada
que será un cilindro de 60 mm de diámetro efectuando un giro de 120º y comprobando
que no haya aparecido ninguna grieta.
6.2. Para acero forjado
Tenemos que cumplir una carga de rotura entre 44 – 45 kg por milímetro cuadrado, un
alargamiento menor del 20% y un plegado en frío sobre una probeta que será un cilindro
de 12,4 mm de diámetro efectuando un giro de 180º y comprobamos que no se haya
producido ninguna grieta.
7. CADENAS
Antiguamente y hasta los principios del siglo XIX se usaban para fondear las anclas de
cabos de cáñamo u otras fibras vegetales, posteriormente se generalizó el empleo de
cadenas de acero y en algunos casos se emplearon cables de acero. En una cadena de un
ancla se puede distinguir los siguientes elementos:
1. Grillete de ancla
4. Eslabón giratorio
2. Eslabón final
5. Eslabón ordinario
3. Eslabón grande
6. Eslabón de unión
Hay dos tipos distintos de cadenas, las cadenas con contrete y sin contrete. Se denomina
concrete a la pieza que se coloca en el interior del eslabón en sentido del eje menor para
evitar que este se deforme cuando trabajan a tracción, a demás de aumentar la
resistencia a la tracción del orden del 20%.
Debido al hecho que los eslabones tienen que pasar por los dientes del barbotén, deben
ser normalizados y estandarizados, especialmente aquellos que tienen que pasar por el
13
barbotén del molinete. El tamaño de los eslabones se define a partir del diámetro “d”
(normalmente en mm) del redondo con el cual se ha formado el eslabón. Los eslabones
se unen durante su fabricación para formar lo que se denomina un largo de cadena o
grillete. Los largos de cadena tienen normalmente una longitud de 27.5 metros (15
brazas), independientemente del valor de “d”. La longitud del eslabón es de 6·d y la
anchura 3.6·d.
Esta normalización produce una limitación y una ventaja:
1. Limitación en el proyecto del barbotén
2. Facilidad en la substitución de los elementos en cualquier parte del mundo, en
caso de pérdida parcial o total de la cadena.
Como cada ancla lleva varios largos de cadenas, es necesario empalmarlos entre si por
medio de un grillete de unión o con un eslabón de patente (kenter).
El grillete de unión carece de contrete, por lo tanto deberá tener una mayor sección, a
demás tiene en sus extremos dos cabezas para pasar a través de ellas el bulón de cierre.
Dadas las dimensiones de las cabezas estas no pueden pasar por un eslabón normal, por
lo que se coloca uno grueso y a este se le une un eslabón final, el cual no lleva concrete.
El eslabón de patente o kenter se desmonta por su parte central para que pueda pasar a
través de él un eslabón normal. Cuando se pide un largo de cadena es necesario advertir
que tipo de empalme se va a emplear puesto que si hace de unión a otros largos con
kenter todos los eslabones serán normales, pero si se hace con grillete tendrá en su
extremo un eslabón final y eslabón grueso.
En definitiva en cada cadena hay: Un eslabón kenter perteneciente al largo de cadena,
un eslabón kenter perteneciente al ramal del ancla,, un grillete final, un grillete grueso,
un grillete giratorio, un eslabón con contrete grueso, un eslabón final, un grillete de
unión y finalmente un grillete de arganeo.
El eslabón kenter acaba finalmente substituyendo a los siguientes eslabones:
1. Eslabón grande
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2. Eslabón final
3. Grillete de unión
Cuando se monta la cadena con grilletes de unión se ha de tomar precauciones:
•
El grillete de unión debe tener su curvatura mirando a proa para evitar que el
grillete se enganche con el estopor o escobén cuando la cadena salga.
•
Debe comprobarse que el número total de eslabones es impar para que la
posición del grillete de unión sea siempre plana al entrar en el barbotén del
molinete y no interrumpir el engrane de la cadena.
•
El primer largo de cadena se une con grillete giratorio para evitar que la cadena
de vueltas por efecto del ancla.
7.1. Desgaste de cadenas
Las cadenas sufren un desgaste debido principalmente a:
•
Al roce de la parte interior de unos eslabones con otros.
•
Aplastamiento de los extremos de los eslabones, en la zona de máxima
curvatura, en la dirección del eje mayor del eslabón, por trabajar a compresión.
Por esta razón al calibrar una cadena es necesario tomar dos medida, una del
diámetro en la dirección de tiro y la otra en sentido perpendicular.
•
Oxidación
Para saber cuando cambiar la cadena se debe tener en cuenta que la superficie final
de la sección del eslabón, debe se mayor o igual a el producto de 0.75 por la superficie
inicial y el diámetro medio final debe ser igual o mayor a 0.87 el diámetro inicial.
S F ≥ 0.75 ⋅ S 0
DF ≥ 0.87 ⋅ D0
15
7.2. Tipos de eslabones según su función
•
Eslabón desmontable de unión
•
Eslabón desmontable de ancla
•
Grillete giratorio
7.3. Según su posición
•
Eslabón normal
•
Eslabón grueso
•
Eslabón final
8. BOZAS DE CADENAS
Las bozas de cadenas consisten en un trozo de cadena fijado a la cubierta por un lado y
por el otro termina en un grillete que se puede trincar en un eslabón del trozo de la
cadena situado entre el estopor y la teja del escobén.
8.1. Resumen de cadenas
1. Dos largos de cadena se unen de dos formas con grilletes de unión o con kenter. El
grillete de unión es un eslabón muy grueso que no cabe en un eslabón ordinario por lo
tanto es necesario un eslabón final (este no lleva contrete y tiene un diámetro 1.2·d) Con
el grillete de unión nos encontramos con un largo que se acaba con un eslabón
ordinario, un eslabón grueso, un eslabón final y el grillete de unión. La curva que hace
el grillete de unión siempre debe de ir hacia a proa para que engrane horizontalmente
con el barbotén.
2. El grillete kenter es un grillete desmontable que une dos largos de cadena, cada largo
tiene su eslabón kenter.
3. El grillete de entalingar une la cadena al barco, se encuentra al principio del ramal de
entalingadura.
4. El grillete giratorio permite giros en la cadena y evita que se enrede (hacer cocas) en
maniobras. No puede llegar nunca al estopor.
16
5. El grillete del ancla une el ramal del ancla con el grillete de arganeo y este te lo
venden con el ancla.
6. El NA siempre hace referencia a las anclas del tipo Hall. La calidad la elijo yo y suele
ser de tipo 2 (Q2).
9. CAJA DE CADENAS
Se denomina caja de cadenas de un buque al lugar donde se estiban las cadenas de las
anclas. Las cajas de cadenas deben colocarse debajo del molinete y en las proximidades
de su vertical. Las cadenas de cada ancla deben estibarse por separado, por eso las cajas
de cadenas deben tener un mamparo de separación que las divida en dos partes para
evitar que se junte la cadena de una con la de la otra. Este mamparo de colisión no tiene
porque ser estanco ni llegar hasta la parte superior. En los buques con molinetes
independientes para cada ancla, las cajas de cadenas pueden instalarse totalmente
independientes.
El fondo de la caja de cadenas debe cubrirse con una capa de cemento de 50 mm.
También debe hacerse en el fondo un imbornal para poder achicar el agua y fango que
en ella se deposite. El achique puede hacerse mediante un bombillo o una pequeña
bomba de lodos.
Las cajas de cadenas deben tener unos registros de acceso para que una persona pueda
introducirse con facilidad en el interior de ellas, aunque toda la cadena esté estibada.
En el mamparo divisorio de la caja de cadenas suele hacerse unos aligeramientos
semicirculares con la finalidad de poderse emplear de escala para descender al fondo de
la caja de cadenas.
Se ha deducido que el volumen aparente ocupado por una cadena en metros cúbicos está
dado por:
V = 0,082 ⋅ d 2 ⋅ LC ⋅ 10 −4
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Donde d es el diámetro del redondo del eslabón en milímetros, y L es la longitud de la
cadena en metros. Si la base es circular el diámetro de la caja de cadenas será entre 26 y
35 veces el diámetro del redondo de la cadena. Al volumen calculado se le ha de
considerar el espacio de drenado, el espacio de caída o el de acceso a la cadena que será
entre 1,2 y 1,5 metros por la parte superior, y 0,5 metros por la parte inferior.
10. EL ESTOPOR
El estopor es un artefacto de hierro o acero colocado en la cubierta del castillo, entre el
molinete y el escobén, este muerde la cadena del ancla reteniéndola e impidiendo que la
tensión de esta ejerza una acción directa sobre el molinete. El estopor retiene a la cadena
tanto en navegación como en fondeo. El estopor es un elemento de retención, si se
intenta detener el movimiento del ancla y cadena con el estopor, esta acción será brusca
y posiblemente saltará el estopor o se romperá la cadena. Hay varios tipos de estopores:
1. De tipo patín o husillo
2. De rodillos
Podemos decir que todos los estopores tienen dos partes principales:
1. Una parte fija dotada de una ranura por donde puede pasar un eslabón en
posición vertical.
2. Una parte móvil que trata de amordazar al eslabón que se encuentra dentro de la
ranura.
Los armadores rehúsan del empleo de estopores por entender que:
1. La cadena sufre un fuerte desgaste por el rozamiento a su paso por él.
2. El eslabón que muerde el estopor cuando el ancla está en su posición dentro del
escobé, siempre es el mismo y por tanto sufre una deformación. Este
inconveniente puede subsanarse cambiando de posición los diferentes largos de
la cadena.
Si no hay estopor se deberá equipar con un sistema de freno al molinete.
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11. EL ESCOBÉN
El escobén es cada uno de los conductos circulares o elípticos que se abren entre la
cubierta castillo y la amura de un buque a un lado y otro de la roda para el paso por ellos
de las cadenas de las anclas y alojamiento de la caña del ancla sin cepo. Dentro del
escobén hay que distinguir tres partes diferentes, la concha del escobén, la boca o teja
del escobén, la bocina del escobén.
1. La concha del escobén es la pieza de salida y refuerzo de la amura. Es una pieza
soldada a la bocina y a la estructura del buque. Suele ser de acero fundido.
Normalmente los escobenes están provistos en su extremo de costado de un
“nicho” para poder alojar el ancla y protegerla de la acción de la mar.
2. La boca o teja del escobén es la pieza análoga en la cubierta del castillo. Es una
pieza de acero fundido y constituye la zona de roce de la cadena con la cubierta.
3. La bocina del escobén es el tubo que une las piezas anteriores.
4. Escudo o alojamiento del escobén.
El diámetro interior de la bocina del escobén será:
Si d es el diámetro del redondo del eslabón y k es un coeficiente entonces:
D = k ⋅ d = [0.03867 ⋅ (100 − d ) + 75] ⋅ d
12. LAS BITAS
Para hacer firme los cabos a la cubierta del buque se emplean las bitas. Las bitas están
formada por una base de la cual arrancan dos cilindros verticales o ligeramente
inclinados con respecto a la vertical que tienen la cabeza achatada para que al tener un
diámetro mayor no se salgan los cabos.
El número y situación de las bitas debe colocarse dependiendo del criterio de cada
armador y de las maniobras que deba realizar el buque.
La bancada de las bitas se suelda directamente a la cubierta, excepto en el caso que la
cubierta forme parte de un tanque como el caso de los petroleros, que entonces se unen
a la cubierta por intermedio de una pieza, para fin de evitar posibles filtraciones.
19
13. MAQUINILLAS Y COMPONENTES
El molinete es una máquina que se emplea para levar o arriar anclas, actuando sobre sus
cadenas. Las características principales son:
1. Tiene un eje horizontal
2. Dispone de “barbotenes” para levar o arriar las anclas
3. Lleva unos tambores laterales para el laboreo de las amarras del buque que se les
denomina “cabriones”.
4. Tiene un sistema de accionamiento hidráulico, por vapor, eléctrico u otros.
Los elementos principales de la maquinilla o molinete:
1. Barbotén
2. Máquina de accionamiento
3. Reductor de velocidad (Tren de engranajes)
4. Freno del barbotén (Freno de cinta)
5. Embrague (Conexión y desconexión del barbotén de la máquina de
accionamiento)
6. Bastidor (estructura de soporte del molinete)
7. Dispositivos varios de control
Los molinetes disponen de unas ruedas dobles situadas normalmente en posición
vertical en el sentido de proa a popa denominadas “barbotenes” en las que hay unas
concavidades donde engranan las cadenas de las anclas. También disponen en sus
extremos de unos tambores conocidos con el nombre de capirotes que se emplean para
virar las amarras.
Hay dos tipos de maquinillas el molinete con su barbotén y capirón, y la maquinilla para
la maniobra de amarras en popa, de eje vertical con cabrestante (tambor) o eje
horizontal con chigre espía (dos capirones uno en cada extremo del eje).
El cabrestante por tener el eje de giro vertical permite hacer el tiro en cualquier
dirección. El chigre espía requiere tener el tiro en dirección perpendicular al eje pero
20
permite trabajar con dos amarras simultáneamente. La ancla de espía no suele tener
cadenas.
13.1. El barbotén
El barbotén está constituido por una corona de engranajes dispuesta de manera que los
dientes de los engranajes puedan penetrar entre los eslabones de la cadena y de esta
manera poder levar o arriar el ancla. El barboté puede trabajar de las siguientes
maneras:
1. Acoplado a la máquina de accionamiento o motriz
2. Libre o desacoplado de la máquina de accionamiento
La velocidad de arriado del ancla se controla mediante un freno cuando el barbotén
trabaja desacoplado de la máquina motriz.
13.2. El cabrestante
El cabrestante es un dispositivo para arriar y levar las anclas que se diferencia del
molinete en que es un dispositivo generalmente monoancla y que su barbotén tiene un
eje perpendicular al plano de cubierta.
14. CÁLCULO DE LOS MEDIOS DE FONDEO AMARRE Y
REMOLQUE
Los medios de fondeo, amarre y remolque se calculan partiendo del numeral de equipo.
El numeral de equipo es un número adimensional que sirve para la determinación del
equipo de anclas y cadenas mediante los reglamentos de las sociedades de clasificación.
El número y tamaño de las anclas requeridas en los buques mercantes están reguladas
por éstas y se pueden determinar haciendo uso del numeral de equipo de la Lloyd’s.
Se define como numeral de equipo “N” al número dado por la siguiente expresión:
N = ∆2 / 3 + 2 ⋅ B ⋅ H + 0.1 ⋅ A
21
∆ es el desplazamiento del buque correspondiente al calado de verano, B es la manga
de trazado, en metros. H es la altura, en metros, de la flotación hasta el techo de la
caseta más alta que tenga una manga mayor de B/4, en carga de verano. A es el área en
metros cuadrados, en el plano de la crujía (área lateral), por encima de la flotación del
casco y superestructura de casetas con manga superior a B/4. Las pantallas o amuradas
de altura igual o superior a 1.5 metros se consideraran como casetas para determinar H y
A. Esto sucede en el caso particular en algunas proas de buques. Para el cálculo de H se
desprecian el arrufo y la brusca:
H = a + ∑H
Para el piso más bajo, cuando exista una discontinuidad local en la cubierta superior, la
altura H se medirá a partir de la línea ficticia de cubierta. No se considera el asiento ni
arrufo en la determinación del valor de H.
Si una caseta o superestructura posee un ancho superior a B/4 se encuentra por encima
de una caseta con un ancho igual o inferior a B/4, se incluirá la caseta más ancha y se
ignorará la estrecha.
En embarcaciones menores, algunas sociedades de clasificación, fijan el numeral de
equipo en función del producto de la eslora, la manga y puntal elevado a 2/3 afectado
por un coeficiente k.
Una vez encontrado el numeral de equipo, se buscan en unas tablas de las sociedades de
clasificación, el peso de las anclas, el número de ellas, el diámetro del eslabón de la
cadena, la longitud total de la cadena, la carga de rotura, la longitud del cable de
remolque, el número de amarras con su longitud y carga de rotura.
Las mencionadas tablas forman unas columnas numéricas, encabezadas cada una de
ellas por la denominación que corresponde a dichos valores.
Cada línea horizontal de la tabla es el equipo de fondeo que le corresponde a un buque
cualquiera cuyo numeral se encuentre entre los valores indicados en las dos primeras
columnas. En la práctica procederemos de la siguiente forma:
22
Con el valor del numeral de equipo nos vamos a las dos primeras columnas y
buscaremos allí donde la línia horizontal o fila encaje de forma que sea mayor que el
número indicado en la primera columna, y menor o igual al número indicado en la
segunda columna. Una vez encontrada la fila correspondiente, los valores restantes de la
fila nos proporcionan el equipo de fondeo que le corresponde al buque en cuestión.
15. TEORÍA MATEMÁTICA DEL FONDEO
El ancla fondeada se agarra en el fondo marino quedando fija en él y unida al barco por
una cadena o estacha de nylón de longitud S. El barco queda a una distancia l de la
vertical de fondeo y sufre un esfuerzo horizontal TA , que es la diferenta entre el
esfuerzo T0 en el punto 0 y el rozamiento de la parte de la cadena que yace en el fondo
marino.
T A = T0 − l f ⋅ τ ⋅ P
Dónde l f es la longitud de la cadena yaciente, P su peso unitario y τ el coeficiente de
rozamiento en función de las características del fondo. Longitud de la cadena en S que
actúa en forma de catenaria.
 2⋅ f ⋅ H0

S= 
+ f 2
 0,87 ⋅ P

Tensión que soporta la cadena: T = P ⋅
Tensión horizontal: H 0 = P ⋅
S2 − f
2f
f 2 + S2
2f
2
Criterio para selección de cadenas: T = 0,87 ⋅ P ⋅ f màx + H 0
El coeficiente de seguridad es igual a la carga de rotura entre la tensión máxima:
23
CS =
C .R
≥3
TMàx
16. POTENCIA DEL MOLINETE
Las formas de trabajar del molinete se deben considerar en tres fases distintas:
1. Haciendo el ancla
2. Despegue del ancla del fondo
3. Levado del ancla del fondo y la cadena
El movimiento del buque en dirección del ancla es lo que se conoce como “hacer el
ancla”. La segunda fase comprende desde que la cadena comienza a garrear por el
fondo, hasta que deja de apoyarse en este. El izado del ancla y la cadena es la fase des
de que despega del fondo el ancla hasta que quede el ancla estibada en el escobén.
Si PC es el peso de la cadena para tres o cuatro largos de cadena (en principio pues
puede estar en avería) fuera del agua en kg, PA es el peso del ancla fuera del agua, vizado
es la velocidad de izado en metros por minuto, v zarpado es la velocidad de zarpar del
ancla del fondo en metros por minuto, η mm es el rendimiento mecánico del molinete, P
es la potencia necesaria en CV tanto para el izado como zarpado. Entonces el cálculo
de la potencia del molinete para levar la cadena y el ancla:
P=
0,87 ⋅ (PC + PA ) ⋅ vizado
60 ⋅ 75 ⋅η mm
La potencia requerida para zarpar el ancla del fondo será:
P=
0,87 ⋅ (PC + Pa ) + e ⋅ PA
⋅ v zarpado
60 ⋅ 75 ⋅η mm
El peso de la cadena y el agua dentro del agua será:
24
[PC + PA ]agua
En avería:
P=
= 0,87 ⋅ (PC + PA )
0,87 ⋅ (PC + Pa )
⋅ v avería
60 ⋅ 75 ⋅η mm
La relación entre la velocidad de izado y la de zarpar el ancla será de:
e ⋅ PA
v
= 1+
v1
0.87 ⋅ (PA + PC )
16.1. Relaciones
Velocidad de izado del ancla: v = (8 − 12) m / min
Rendimiento mecánico del molinete: η mm = (0.5 − 0.7 )
Fuerza de agarre del ancla: H 0 = (2.5 − 3.0 ) ⋅ PA
Eficiencia: e = (2.5 − 1.5)
17. CÁLCULO DE LA FUERZA TOTAL SOBRE EL ANCLA
1. Fuerza de la corriente: Es la fuerza ejercida por el rozamiento de la corriente de agua
sobre la obra viva y sobre las hélices.
FC = FS + FP
Fuerza total: Es la suma de la fuerza del viento más la fuerza de la corriente. k:
coeficiente de seguridad de fondeo
H 0 = FT = FV + FC = (FV + FS + FP ) ⋅ k
2. Fuerza del viento. Esta es la fuerza que actúa sobre cada área transversal, en pies
cuadrados, en la que se ha divido el buque. En cada sección transversal habrá una
velocidad diferente, por lo tanto la fuerza del viento se habrá que analizar sección por
sección y sumar todos los resultados.
25
2
FV = 0.004 ⋅ ∑ Ai ⋅ viviento
i
A: área frontal proyectada en pies de la obra muerta. v: velocidad del viento en nudos,
tomada desde el c.d.g de cada área
3. Fuerza de rozamiento del mar sobre la obra viva
1,825
FS = f ⋅ S m ⋅ vcorriente
S m : Superficie mojada del buque ( ft 2 ) , f es un coeficiente de Froude, que no tiene que
ver con el número adimensional de Froude. Se encuentra en tablas.
Superficie mojada del buque: S m = C ⋅ ∆ ⋅ L pp
C: coeficiente de tablas, que se encuentra de la relación con el coeficiente de bloque
β=
∇
L ⋅ B ⋅T
y la relación B/T, el volumen de la carena se calcula con el
desplazamiento.
5. Fuerza sobre la hélice
FH = 3.17 ⋅ C H ⋅ A0 ⋅ N º hélices ⋅vc2. pala
CH =
AP − An
A0
N: número de palas
A p : Área proyectada
A0 : Área del disco de la hélice
Ad : Área desarrollada
An : Área del núcleo
Ad = 0,8758 ⋅ A0
H

A p = Ad ⋅ 1,067 − 0,229 ⋅ 
D

26
A0 =
An =
π ⋅ D2
4
π ⋅ Dn2
4
17.1. Fuerzas del buque en amarre
FT = FV + FC = (FV + FS + FP ) ⋅ k
FV = 0.004 ⋅ A ⋅ v 2
FC =
1
⋅ CD ⋅ γ ⋅ S ⋅ v 2
2
γ = 104.54 kg ⋅ s 2 /m 4
S = Lf ⋅T
17.2. Fuerzas sobre el buque en remolque
FT = FV + FC = (FV + FS + FP ) ⋅ k
2
FV = 0.004 ⋅ ∑ Ai ⋅ viviento
i
Donde v es la velocidad del viento aparente, miramos la velocidad relativa del viento. Y
la misma consideración para la velocidad de la corriente.
Fuerza de remolque (N) con una velocidad de remolque en (m/s).
FR =
EHP ⋅ 75
v remolque
FH = 3.17 ⋅ C H ⋅ A0 ⋅ N º hélices ⋅vc2. pala
27
18. LOS CABOS
Los cabos son cuerdas formadas mediante fibras vegetales o artificiales trenzadas entre
si (estachas), o bien mediante alambres metálicos (cables). Su uso como elemento de
unión entre el buque y el ancla, se limita a embarcaciones pequeñas, generalmente de
tipo deportivo o de recreo.
19. EL SISTEMA DE AMARRE
El sistema de amarre es el encargado de ligar al buque a uno o más puntos situados por
encima de la superficie del agua (puntos de atraque en los muelles, bollas, pantalanes,
etc…). Este sistema está formado por:
1. Amarras que conectan el buque con el punto de atraque
2. Fijaciones de las amarras en el buque
3. Máquinas para tensar, lanzar y recoger las amarras.
4. Lugar de estiba de las amarras
El objetivo fundamental del sistema de amarre es poder efectuar operaciones de carga y
descarga usando alguno de los siguientes procedimientos de atraque:
1. Amarre de costado a muelles y pantalanes
2. Amarre convencional a boyas
3. Amarre a un único punto
4. Amarre a boyas
El más usado es el primer caso en el que el buque se mantiene con su plano de crujía
paralelo al muelle y inmovilizado por un conjunto de estachas y cables tendidos en
varias direcciones para reducir la amplitud del movimiento del buque.
19.1. Misiones del amarre
La misión principal del sistema de amarre es la de conseguir el acercamiento de los
buques a los muelles o boyas y mantenerlos amarrados resistiendo la acción de las
28
fuerzas externas producidas principalmente por el viento y las corrientes. El equipo de
fondeo tiene encomendadas, en general las siguientes funciones:
1. Proporcionar la capacidad de aproximación a los muelles y a las boyas en el
lugar de atraque.
2. Mantener el buque amarrado
3. Posibilitar el tráfico por ciertas rutas específicas como las siguientes: Canal de
Panamá o Canal de San Lorenzo.
19.2. Constitución del sistema de amarre
1. Por cables y estachas
2. Accesorios (Guía de cabos, bitas, etc…)
3. Chigres y cabrestantes
19.3. Puntos fijos de amarre
En el buque tenemos las bitas y en el muelle los “norays”.
19.4. Formas de trabajo de las amarras
El largo: Es el cabo que sale de proa y trabaja hacia popa o un ángulo de unos 30º con la
línea de crujía del buque.
El través: El través es el cabo que trabaja perpendicularmente a las línias del muelle y
de crujía, independientemente de donde salga.
Retenida: Es el cabo que traba en sentido proa-popa.
19.5. Alavantes
Los alavantes son los elementos que evitan el roce de los cabos sobre la cubierta o tapa
de regala.
29
20. ALGUNAS TABLAS
CIRCULAR 7/95 DE LA DIRECCIÓN GENERAL DE LA MARINA
MERCANTE
Eslora (m)
Peso del ancla (kg)
Diámetro de la cadena
Diámetro del cabo
<3
3,5
6
10
5
5
6
10
7
8
6
10
9
11
8
12
12
18
8
12
15
23
10
14
18
34
10
14
21
40
12
16
24
45
12
16
30
21. BIBLIOGRAFÍA
1. Calculation and Use of Anchoring Monographs. Design Data Sheet. Department
of the Navy. Naval Sea Systems Command. DDS 581-1, 1 July 1984.
2. Principios de Arquitectura Naval. Apuntes de la asignatura de Construcción
naval y propulsores de la Facultat de Nàutica de Barcelona de la Universidat
Politècnica de Catalunya (UPC). Realizados por el profesor Dr. Chakkor
Mohammed Reda.
3. Apuntes de la asignatura de Servicios auxiliares del buque de la Universidad
Politécnica de Cartagena (UPCT).
4. Publicación 196 de la revista NAVEGAR. Enero del 2007.
5. EQUIPO Y SERVICIOS. Volumen II. Fondeo, Amarre y Remolque. Por el
Profesor Eduardo Comas Turnes.
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