Tendido de cable submarino

Qué ocurre

Un buque cablero avanza por su ruta y larga un cable submarino por la roldana de popa, situada 6 m por encima del agua, mediante una máquina lineal de cable; el cable cuelga a través de 300–1000 m de mar y se tiende sobre el fondo detrás del buque. El modelo es una cadena de masas concentradas, una por cada dieciseisavo de la profundidad: segmentos elásticos que solo trabajan a tracción, el peso del cable en el agua, la masa añadida del agua y el arrastre transversal y longitudinal sobre el cable, calculado respecto a una corriente. El fondo retiene por rozamiento el cable que se posa en él. El cable ligero de telecomunicaciones tiene 17 mm de diámetro y pesa 0,46 kg/m en el aire y 2,23 N/m en el agua; el cable de potencia pesado, 120 mm, 36 kg/m y 239,4 N/m. La máquina mantiene la velocidad de largado —y patina por encima de su límite— o bien una tensión de retención. El diorama está a una centésima del tamaño real: el buque, de 130 m de eslora, mide en él 1,3 m.

A 1 m/s y con un 4 % de holgura, el cable ligero baja en línea recta a 26,0°, el ángulo en el que la componente de su peso perpendicular al cable iguala al arrastre; sale de la roldana a 28,6° con 1137 N y toca el fondo 1038 m a popa sin tensión, y la holgura se deposita en el fondo. El cable pesado apenas nota el arrastre: cae a 73,8° y toca el fondo 150 m a popa, con 121,4 kN en la roldana. Retenido con 1,5 veces el peso en el agua de un tramo de cable tan largo como la profundidad, el cable ligero se tiende tenso, con 533 N en el fondo, el punto de contacto 1121 m a popa y un radio de la curva inferior de 239 m; el pesado conserva 57,9 kN en el fondo. Si se acelera el buque a 1,2 m/s sin aumentar el largado, la tensión sube hasta que la máquina patina a 10 kN, y el cable se despega del fondo con 8,86 kN abajo. Si se detiene el buque con la máquina en marcha, el cable pesado cuelga a plomo con 121,0 kN mientras el cable que se sigue largando se amontona en el fondo. Una fosa de 100 m de profundidad y 700 m de anchura exige 34 m más de cable: con un 4 % de holgura el cable se apoya en su fondo; sin holgura, la cruza suspendido y en tensión. Una corriente de 0,3 m/s en el sentido de la marcha hace más empinada la salida, hasta 38,2°.

Modelo: en el plano de la ruta; sin rigidez a flexión, de modo que el cable que llega flojo se pliega sobre el fondo; sin torsión ni movimientos del buque por el oleaje; el cable tendido detrás de la cadena está fijo. RK4 con pasos de hasta 1,35·l/c, siendo l la longitud de un segmento y c = sqrt(EA/m) la velocidad de las ondas de tensión, que el accionamiento de la máquina absorbe. Las cuentas de energía del trabajo del buque, el cable largado, el freno de la máquina, el agua y el fondo cuadran, y el cable largado es igual al cable libre más el tendido.

Qué probar

Observe cómo el cable baja hasta el fondo a las velocidades fijadas; luego acelere el buque sin aumentar el largado y vea subir la tensión en el fondo. Detenga el buque, cambie al control por tensión y al cable pesado, y abra una fosa por delante del punto de contacto.