[Bill]

Buenas,

¿alguien me puede explicar como se puede evaluar las cargas que actúan sobre palo y botavara, por la acción del viento sobre una vela mayor?

Quiero decir, supongamos, para concretar, un viento de ceñida, de por ejemplo 10 kn de AWS, para un angulo de 30º de AWA… ¿Cómo puedo evaluar…?

1. La distribución (mas o menos) de presiones sobre la vela… entiendo que no será una presión uniforme en toda la vela, sino que habrá zonas de la vela con mayor presión, y zonas con menor presión
   
   
2. Las fuerzas que, esa presión, extendida a toda la superficie de la vela, acaban entregando por sus puños y el gratil, en el palo y la botavara, que serian:
   
   1. la perilla del palo a través de la polea por la que pasa la driza hecha firme en el puño de driza de la vela
      
   2. el penol de la botavara a través de la polea por la que pasa el pajarin hecho firme en el puño de escota de la mayor
      
   3. el puño de amura hecho firme directamente en la coz de la botavara
      
   4. la carga distribuida a todo lo largo del palo entregada por los patines del gratil de la mayor relingados en el palo
      

Y estaría bien saber cómo obtener esas cargas en el resto de rumbos: través, largo y popa. O una formula en funcion del angulo…

Y lo mismo para los genovas, claro.

Saludos y

[caribdis]

Al menos en los monocascos, el aparejo no se suele calcular así, se calcula en función de la estabilidad del barco.

Da igual la vela que tengas, si el barco es muy blando a la escora, el barco escora y la vela disminuye su superficie proyectada al viento, haciendo que los esfuerzos sobre jarcia y aparejo sean pequeños.

Si el barco es duro a la escora los esfuerzos serán mucho mayores, pero siempre va a depender más de la estabilidad del barco que de la superficie vélica.

El caso extremo son los catamaranes que se hacen ahora mismo, las jarcias están calculadas para que ceda antes el aparejo que vuelque el barco, y se debe vigilar la vela que se lleva porque la escora no avisa como en los monocascos, de cualquier manera, la jarcia no se calcula para resistir la fuerza del viento sobre las velas, sino para no superar la estabilidad del barco.

En http://protei.org/download/20110417Princ...iasson.pdf aparece el método utilizado por el Nordic Boat Standard y que es relativamente fácil de aplicar.

[Bill]

Gracias...

luego me extiendo un poco mas, pero es que estoy tratando de modelizar y calcular la jarcia y palo de mi barco...

[gypsylyon]

Gracias...

luego me extiendo un poco mas, pero es que estoy tratando de modelizar y calcular la jarcia y palo de mi barco...

En ese caso tienes que saber bien la dinámica de tu barco. Momento de escora, CG, etc, que como te ha dicho Caribidis, dependerá la superficie velica que Le puedes poner.
Además tienes muchas variables.
Por ejemplo si quieres andar con poco viento necesitas un palo más alto, pero esto te sube el centro velico.
Puedes igualar superficial con el anterior diseño poniendo un palo más bajo pero botavara más larga.
En este caso necesitarás más viento para mover el barco.

Un aparejo fraccionado Le da más superficie a la mayor que a la vela de proa y permite más ajustes que un aparejo a tope.

No es lo mismo palo con crucetas retrasadas que rectas.

Hoy en día hay una buena combinación de velas, que compensan deficiencias de los veleros.
Por ejemplo un codigo0, que te permite mover el velero con una brisa, pero hay que preparar su maniobra

Es decir, primero define que es lo que tienes (el casco) , después que puedes conseguir ( superficie velica, jarcia, aparejo fraccionado, etc) y por último que es lo que quieres(barco cómodo de manejar, rápido, para regatas, plan navegación-solo o con trip, etc.)

Una vez decidido se pueden hacer cálculos

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[Bill]

Bueno, yo lo que quiero es conocer las fuerzas que la vela ejerce sobre el palo, por su perilla, por la botavara, por los patines, etc). y calcular la jarcia para obtener tensiones en obenques, compresiones en el palo, y desplazamientos de toda la jarcia...

algo como lo de la figura de abajo... la idea es jugar con eso, con dos variables: velocidad del viento y tension de obenques

[caribdis]

Bueno, yo lo que quiero es conocer las fuerzas que la vela ejerce sobre el palo, por su perilla, por la botavara, por los patines, etc). y calcular la jarcia para obtener tensiones en obenques, compresiones en el palo, y desplazamientos de toda la jarcia...

algo como lo de la figura de abajo... la idea es jugar con eso, con dos variables: velocidad del viento y tension de obenques

Sigo diciendo que las fuerzas en los obenques van en relación a la estabilidad del barco. El aparejo no está plantado en tierra firme, está en un barco que escora y que al escorar disminuye su superficie proyectada en la dirección del viento.

El método del Nordic Boat Standard te da las tensiones máximas a que van a estar sometidos obenques, stays y que compresión va a tener el mástil partiendo del dato del par adrizante del barco.

Para una intensidad de viento concreta también se puede calcular como es la curva del par escorante y al superponerlo sobre la curva del par adrizante (curva de estabilidad), se puede saber que ángulo de escora tomará el barco (donde se crucen las dos curvas) y utilizando el par adrizante de ese punto saber las tensiones que provocan en jarcia y mástil.



Las imágenes que pones son de un programa que calcula estas fuerzas y la deformación producida en el aparejo, pero estoy seguro de que hay que introducir datos de la estabilidad del barco. Probé una vez una demo de un programa así, pero creo recordar que el programa era bastante caro.

Un saludo

[Bill]

Sigo diciendo que las fuerzas en los obenques van en relación a la estabilidad del barco. El aparejo no está plantado en tierra firme, está en un barco que escora y que al escorar disminuye su superficie proyectada en la dirección del viento.

El método del Nordic Boat Standard te da las tensiones máximas a que van a estar sometidos obenques, stays y que compresión va a tener el mástil partiendo del dato del par adrizante del barco.

Para una intensidad de viento concreta también se puede calcular como es la curva del par escorante y al superponerlo sobre la curva del par adrizante (curva de estabilidad), se puede saber que ángulo de escora tomará el barco (donde se crucen las dos curvas) y utilizando el par adrizante de ese punto saber las tensiones que provocan en jarcia y mástil.



Las imágenes que pones son de un programa que calcula estas fuerzas y la deformación producida en el aparejo, pero estoy seguro de que hay que introducir datos de la estabilidad del barco. Probé una vez una demo de un programa así, pero creo recordar que el programa era bastante caro.

Un saludo

Caribdis, yo creo que la estabilidad y esas cosas que les pasan a los barcos son un efecto mas que se acaba manifestando en unas fuerzas que actuan sobre el aparejo y esas son las fuerzas que busco. Si supiera esas fuerzas, el calculo de tensiones y deformaciones ya se hacerlo. Pero no se cómo obtener esas fuerzas

El programa es Autodesk ROBOT, una verdadera "maquina" del analisis estructural. Por supuesto los obenques se calculan como cables, no admitiendo compresiones. Faltaria mas

Pero lo que esta claro es que haga lo que haga el barco, la driza, a traves de la polea, carga el palo. Y lo mismo con los patines sobre el palo o el pajarin en la botavara.

Yo no busco analizar el comportamiento de un barco, sino solo el de la jarcia. Me gustaria saber, por ejemplo, para un viento de 10 kn, de ceñida, qué fuerza hace la driza sobre la perilla del palo... y lo mismo con el pajarin, etc...

Por otro lado decir que he visto excels simples de calculo de jarcia, y las resuelven sencillamente como una celosia por descomposicion trigonometrica. Pero parten de unas fuerzas exteriores actuantes  sobre la jarcia a partir de la accion del viento.

Y por otro lado, los programas de calculo de velas, son sofisticados porque son del tipo CFD (dinamica de fluidos por ordenador) pero calculan las velas aisladas del barco

[caribdis]

Caribdis, yo creo que la estabilidad y esas cosas que les pasan a los barcos son un efecto mas que se acaba manifestando en unas fuerzas que actuan sobre el aparejo y esas son las fuerzas que busco. Si supiera esas fuerzas, el calculo de tensiones y deformaciones ya se hacerlo. Pero no se cómo obtener esas fuerzas

El programa es Autodesk ROBOT, una verdadera "maquina" del analisis estructural. Por supuesto los obenques se calculan como cables, no admitiendo compresiones. Faltaria mas

Pero lo que esta claro es que haga lo que haga el barco, la driza, a traves de la polea, carga el palo. Y lo mismo con los patines sobre el palo o el pajarin en la botavara.

Yo no busco analizar el comportamiento de un barco, sino solo el de la jarcia. Me gustaria saber, por ejemplo, para un viento de 10 kn, de ceñida, qué fuerza hace la driza sobre la perilla del palo... y lo mismo con el pajarin, etc...

Por otro lado decir que he visto excels simples de calculo de jarcia, y las resuelven sencillamente como una celosia por descomposicion trigonometrica. Pero parten de unas fuerzas exteriores actuantes  sobre la jarcia a partir de la accion del viento.

Y por otro lado, los programas de calculo de velas, son sofisticados porque son del tipo CFD (dinamica de fluidos por ordenador) pero calculan las velas aisladas del barco

Reflexiona sobre lo que dicen las leyes fundamentales de Newton. Si no hay una fuerza que se oponga a la del viento, el barco aceleraría en relación a la fuerza recibida y a su masa, una simple bolsa de plástico o una hoja de papel vuelan libremente en un huracán sin romperse ni sufrir tensiones.

Un saludo

[Bill]

Reflexiona sobre lo que dicen las leyes fundamentales de Newton. Si no hay una fuerza que se oponga a la del viento, el barco aceleraría en relación a la fuerza recibida y a su masa, una simple bolsa de plástico o una hoja de papel vuelan libremente en un huracán sin romperse ni sufrir tensiones.

Un saludo

Caribdis, llevo 30 años "reflexionando" con las leyes fundamentales de Newton...

pero que un sistema este en equilibrio de fuerzas (exteriores al sistema), y se mueva en movimiento rectilineo y uniforme, no quiere decir que internamente dentro del sistema (Y AUTOEQUILIBRADAS ENTRE SÍ) no hayan fuerzas.

Nadie negara que cuando un barco esta en un viento de 20 kn y se mueve hacia adelante de manera uniforme, a velocidad constante de 7 kn (por ejemplo) la driza, los obenques de barlovento, el pajarin, etc... "tiran que es una pasada"... pues eso lo que yo buscaba... como evaluar esas fuerzas sobre la driza, pajarin, la que los patines de la mayor hacen en el palo, etc, para cada rango de viento y para cada rumbo... y esas fuerzas estan... para eso nos ponen winches, para hacerles frente

pero me da a mi que no me a ser sencillo. Pero deberia serlo, porque los fabricantes de palos, jarcias, etc, manejan conceptos de limite elastico, limite de rotura, alargamiento (eso en obenques) y momento de inercia, modulo resistente, etc en perchas y palos, o sea conceptos que se manejan en la estatica

Y he visto excels profesionales para calcular jarcias y vamos... simple descomposicion trigonometrica en los nudos a partir de unas fuerzas exteriores (las que yo busco), e imponiendo equilibrio de fuerzas en todos y en cada unos de los nudos... de 2º de bachillerato

[caribdis]

Caribdis, llevo 30 años "reflexionando" con las leyes fundamentales de Newton...

pero que un sistema este en equilibrio de fuerzas (exteriores al sistema), y se mueva en movimiento rectilineo y uniforme, no quiere decir que internamente dentro del sistema (Y AUTOEQUILIBRADAS ENTRE SÍ) no hayan fuerzas.

Nadie negara que cuando un barco esta en un viento de 20 kn y se mueve hacia adelante de manera uniforme, a velocidad constante de 7 kn (por ejemplo) la driza, los obenques de barlovento, el pajarin, etc... "tiran que es una pasada"... pues eso lo que yo buscaba... como evaluar esas fuerzas sobre la driza, pajarin, la que los patines de la mayor hacen en el palo, etc, para cada rango de viento y para cada rumbo... y esas fuerzas estan... para eso nos ponen winches, para hacerles frente

pero me da a mi que no me a ser sencillo. Pero deberia serlo, porque los fabricantes de palos, jarcias, etc, manejan conceptos de limite elastico, limite de rotura, alargamiento (eso en obenques) y momento de inercia, modulo resistente, etc en perchas y palos, o sea conceptos que se manejan en la estatica

Y he visto excels profesionales para calcular jarcias y vamos... simple descomposicion trigonometrica en los nudos a partir de unas fuerzas exteriores (las que yo busco), e imponiendo equilibrio de fuerzas en todos y en cada unos de los nudos... de 2º de bachillerato

Tampoco te mosquees...

La fuerza del viento sobre algo fijo está clara:

P = k · d · V^2 = [N/m]


K: un coeficiente (el que sea) adimensional

d: densidad del aire [kg/m^3]

V: velocidad del viento [m/s]

Y si la quieres tomar como referencia puedes, pero en un barco nunca va a llegar ahí, porque esa fuerza solo se aplica sobre el aparejo si este está firme, y en un barco no lo está, el barco cede, escora o se mueve...No puedes ejercer fuerza con un martillo sobre un clavo que está en el aire; las grúas de construcción no están calculadas para que resistan fuertes vientos laterales, dan por supuesto que se van a orientar al viento..creo que se pueden poner miles de ejemplos.

Si los aparejos se calculasen para estar fijos en tierra se sobredimensionarían, se puede hacer, pero suele ser más realista saber qué fuerza se va oponer a la del viento (va a ser la de la estabilidad), y sobre ello aplicar el coeficiente de seguridad que elijamos.

Dos aparejos iguales, uno en un catamarán y otro en un monocasco...sube el viento, el monocasco escora y el cata no, la fuerza sobre el aparejo del monocasco disminuye y sobre el del cata no...sigue subiendo el viento...el catamarán vuelca o el aparejo rompe...el monocasco estará con el palo en el agua o escorado 70º y las fuerzas sobre el aparejo no sobrepasan un límite, marcado por la estabilidad del barco, el aparejo resistirá más que en el catamarán..

Un saludo

[Nauterapeuta]

Las fuerzas que actuan para calcular la obencadura efectivamente son las derivadas de la estabilidad del barco. La fuerzas de la vela mayor en el sentido de la perilla a la base no introducen tension a la jarcia solo compresión al palo. Las laterales producen escora inmediatamente y el valor resultante se traduce en el par gz+desplazamiento.

Creo recordar que se usa el valor de estabilidad a plena carga con 30 º de escora (valor de escora para una remontada contra viento), se calcula la tensión en los obenques/stay y luego se aplica un coeficiente de seguridad (5 x) para calcular las secciones de los cables.

Y, efectivamente, se usa una descomposición trigonométrica de la fuerza en los distintos puntos.

En el libro que te ha recomendado Caribdis describen el método tan bien que hasta yo he conseguido entenderlo. (y no soy precisamente un hacha en estos menesteres).

Salud 

[Bill]

No, hombre, si no me mosqueo … al contrario. Agradecido. Pero tan solo comentarte, para que tengas claro el contexto, que, por mi trabajo, estoy muy familiarizado con esos temas.


Pero bueno, precisamente eso que me explicas de que las fuerzas que actúan sobre la jarcia vienen condicionadas por el comportamiento del barco, es precisamente lo que estaba buscando.

Ademas que una cosa es la presión que recibe la vela (entendida como carga por unidad de  superficie, y otra muy distinta es cuanto valen las fuerzas que sujetan la vela a las perchas y palo para que no se vaya volando. Seguro que no es multiplicar la presión por la superficie y dividirlo equitativamente entre los tres puños. Un puño se llevara mas carga que otro. Y saber eso, a mi, profano de como se comportan las velas, me resulta imposible.

Si lo conociera, y es lo que pregunto, pues ya las introducieria en mi modelo y veria el comportamineto de la jarcia

[Bill]

Las fuerzas que actuan para calcular la obencadura efectivamente son las derivadas de la estabilidad del barco. La fuerzas de la vela mayor en el sentido de la perilla a la base no introducen tension a la jarcia solo compresión al palo. Las laterales producen escora inmediatamente y el valor resultante se traduce en el par gz+desplazamiento.

Creo recordar que se usa el valor de estabilidad a plena carga con 30 º de escora (valor de escora para una remontada contra viento), se calcula la tensión en los obenques/stay y luego se aplica un coeficiente de seguridad (5 x) para calcular las secciones de los cables.

Y, efectivamente, se usa una descomposición trigonométrica de la fuerza en los distintos puntos.

En el libro que te ha recomendado Caribdis describen el método tan bien que hasta yo he conseguido entenderlo. (y no soy precisamente un hacha en estos menesteres).

Salud 

Vaya veo que no va ser facil encontrar lo que busco sin sumergirme en un libro de esos.

A mi me sonaba, que hay unas tablas en las cuales para un barco determinado (a mi me bastaria uno generico, parecido al mio), con 5, 10, 15, nudos, etc, y para cada rumbo respecto al viento, 40º, 50º, 60º, y etc... se daban las fuerzas en perilla, penol y coz de la botavara, arraigos del stay. No sé, igual de algun catalogo de Selden o Sparcraft.

Bueno, seguire indagando, porque no debe ser tan dificil. Cualquier programa de esos de analisis de velas, con colorines seguro que da, entre los muchos resultados que ofrece, las fuerzas que resisten los puños de las velas, y esas fuerzas, en sentido opuesto son las que debe resitir la jarcia

[caribdis]

Sin complicarse mucho, en bastantes sitios aparecen los diámetros de drizas y escotas recomendados según m2 de vela o según eslora o según desplazamiento. Y buscar las cargas de rotura de cada cabo.

Un saludo

[iperkeno]

Siempre he pensado, dentro de mi desconocimiento del tema, que influyen aún mas las inercias del aparejo que el viento.