[Bill]

Intento hacerlo más exacto. Dibujo el perfil del barco, calculo su área, su centro de área y su brazo escorante, sale esto:


Veíamos que la racha más fuerte que aguantaría el Bayesian sería de 3.936.289 N*m, que corresponde ahora a una fuerza de 279.169 N aplicada con un brazo de 14,1 m.

Un viento de 69 nudos ejerce sobre una superficie de 363 m2 una fuerza de 280.148 N

Pues si que ha bajado bastante la intensidad de racha al considerar toda la superficie lateral..

¿La presion que actua sobre una vela es directamente la presion dinamica = 1/2 * ro * v2?

¿no hay que aplicarle un coeficiente de forma o coeficiente eolico, de manera que esa presion dinamica adquiera un caracter de presion estatica y poder aplicar las ecuaciones de equilibrio?

En edificacion te aseguro que la presion dinamica basica (=1/2*ro*v2) se multilplica por un coef de exposicion (que trata de reflejar la geografia fisica del terreno) y por otro coeficiente, el coef eolico, que tiene en cuenta la geometria del elemento sobre el que actua el viento, y de alguna manera da un valor de presion estatica que equivale a lo calculado de dinamica...

   

[caribdis]

¿La presion que actua sobre una vela es directamente la presion dinamica = 1/2 * ro * v2?

¿no hay que aplicarle un coeficiente de forma o coeficiente eolico, de manera que esa presion dinamica adquiera un caracter de presion estatica y poder aplicar las ecuaciones de equilibrio?

En edificacion te aseguro que la presion dinamica basica (=1/2*ro*v2) se multilplica por un coef de exposicion (que trata de reflejar la geografia fisica del terreno) y por otro coeficiente, el coef eolico, que tiene en cuenta la geometria del elemento sobre el que actua el viento, y de alguna manera da un valor de presion estatica que equivale a lo calculado de dinamica...

Estoy calculando la fuerza con esta calculadora online, fuerza perpendicular a la superficie:

https://www.omnicalculator.com/physics/wind-load

[caribdis]

Supongo que calculas cada vector de fuerza y luego íntegras para calcular la resultante

Par escorante: fuerza perpendicular a la superficie multiplicado por brazo escorante (distsncia vertical entre centro del área y centro de deriva)

[Bill]

Estoy calculando la fuerza con esta calculadora online, fuerza perpendicular a la superficie:

https://www.omnicalculator.com/physics/wind-load

Ya veo... pero si es asi, mas convencido estoy de que falta un factor... el coeficiente eolico o factor de forma.

Yo tambien calculo cargas de viento sobre fachadas y cubiertas (y superficies publicitarias en totems, y marquesinas, y cosas asi) y con esa calculadora me salen los valores correctos con los que estoy familiarizado en España, pero le falta de aplicar el coeficiente de forma (si se trabaja en terminos de fuerzas) o el coeficiente eolico (si se hace en terminos de presion). Para una superficie exenta como seria un cartel publicitario (asimilable, quizas a una vela) ese coeficiente suele valer del orden de 1.8 (puede ser 2.0 o mas 2.5... depende de la forma rectangular, cuadrada, o triangular de la superficie)

Pero, en fin, que yo calculo estructuras de edificios y obra civil... de barcos y sus velas no tengo ni idea, y a lo mejor tienen un comportamiento diferente al de una fachada. Solo  ha sido un comentario porque me parecian muy bajos los valores de las presiones que ponias frente a los que yo estoy familiarizado

[gypsylyon]

Me he mirado el enlace del cálculo de la fuerza del viento y lo calculan de la siguiente forma

Considering all these factors, the wind pressure calculator determines the dynamic pressure and the wind load:

Código:

Dynamic pressure = 0.5 × Air density × Wind speed²

Código:

Wind load = Dynamic pressure × Effective surface = Dynamic pressure × Total surface × sin(angle)

 Esto es para superficies estáticas.  Es decir para lo que hace Bill. 

Pero en el velero las fuerzas resultantes  es una función de 0 hasta  la altura del  palo y del ángulo de escora. 
Además habría que añadir el peso del palo en función del coseno del ángulo de escora. Aunque imagino que esta función está incluida en el cálculo del par de adrizamiento.

[caribdis]

En esta página hacen una interpretación que puede ser interesante:

http://alain.fraysse.free.fr/sail/rode/f...forces.htm

Para una superficie plana dan un coeficiente de 1,17

[Tehani]

Constante de Skinner:
Es aquella cantidad que sumada, restada, multiplicada o dividida al resultado obtenido da el resultado deseado.
En definitiva, pienso que en este caso hay tantísimos factores que intervienen en el cálculo, que resulta completamente empírico.

Por otra parte, creo que Bill está calculando la fuerza total sobre una superficie, no el par sobre un eje de giro.

[caribdis]

Intento hacerlo más exacto. Dibujo el perfil del barco, calculo su área, su centro de área y su brazo escorante, sale esto:


Veíamos que la racha más fuerte que aguantaría el Bayesian sería de 3.936.289 N*m, que corresponde ahora a una fuerza de 279.169 N aplicada con un brazo de 14,1 m.

Un viento de 69 nudos ejerce sobre una superficie de 363 m2 una fuerza de 280.148 N

Pues si que ha bajado bastante la intensidad de racha al considerar toda la superficie lateral..

En esta página calculan la fuerza lateral sobre un buque de cuatro maneras diferentes:

https://www.shiphandlingpro.com/calculating-wind-force

Usando los mismos datos que metía en la calculadora online

Con la 2 salen 249.000 N
Con la 3 salen 233.000 N
Con la 4 salen 281.115 N, es la misma fórmula de la calculadora online con una densidad de aire ligeramente diferente, no aplica ningún coeficiente

[caribdis]

Otra duda que tengo es el efecto que puede tener la enorme cantidad de agua que puede acompañar a un reventón húmedo. Hablamos de hasta 40 litros/m2 recogidos en sólo 10 minutos (600 segundos). Ese agua lanzada a 50 nudos o una velocidad similar impacta contra un barco, no fluye alrededor de él como fluye el viento. Y pesa 1.000 Kgs/m3, no 1,23. Y transmite al barco su energía cinética.

Podría calcularse su efecto aumentando la densidad del aire, o es necesaria una aproximación diferente?

De cualquier manera, creo que el efecto siempre sería para disminuir la velocidad de racha necesaria para volcar al barco.

El barco volcó. Si una racha de 69 nudos es capaz por estabilidad dinámica de escorar el barco hasta los 82º, la escora a partir de la cual no hay par adrizante, a palo seco, esta es una posibilidad de explicación. 69 nudos es mucho, si, pero no está fuera del rango de los reventones húmedos, que pueden llegar a los 100 nudos, ni lejos de los 50 nudos de los que se habló en la Dana de Formentera el día 14, sólo unos días antes.

A palo seco! de acuerdo que las posibilidades de encontrar esas condiciones son escasas, pero es que se va el barco a pique!

El barco estaba construido según las reglas del American Bureau of Shipping (ABS), que en lo referente a la estabilidad de los veleros se remite a las reglas de la Maritime and Coastguardl Agency inglesa, son estas reglas, para veleros mayores de 24 m:

https://assets.publishing.service.gov.uk...ersion.pdf

En cuanto a estabilidad dice esto:



Me resulta inentendible que un velero no llegue por los menos a los 90º de AVS, por muy grande que sea. Ni aunque limites su rango operativo, ya se ve, si se dan las condiciones, a palo seco, tumba y se hunde, y en el Encore en Auckland muy parecido, pero ese tenía estabilidad positiva todavía, afortunadamente.

Un saludo!

[Bill]

En esta página hacen una interpretación que puede ser interesante:

http://alain.fraysse.free.fr/sail/rode/f...forces.htm

Para una superficie plana dan un coeficiente de 1,17

Sí ese valor me casa con lo que yo sé del tema... para una incidencia del viento perpendicular a la superficie (un cartel publicitario, o un edificio donde el viento incide perpendicularmente en una fachada en presion normal y tiende a crear succion en la fachada opuesta)... en esos casos el coeficiente eolico, el Cs de esa publicacion que expones, pero que yo manejo es de 1.20 (0.8 por el efecto de la presion incidente y un 0.4 por la succion por la cara opuesta o fachada opuesta). Se parecen mucho... 1.17 vs 1.20

Peroooo la madre del cordero de estos elementos superficiales, laminares, es cuando el viento sopla tangencialmente a la superficie, como le pasa a una vela o a un cartel que recibe el viento por una arista. Ahí se manifiesta Bernouilli y entonces los coeficientes que se manejan son los 1.8 que decia antes... y ojo que en segun que condiciones puede ser de hasta 2.8

Adjunto un pantallazo de las tablas que vienen presentes publicadas en el propio Codigo Tecnico de la Edificacion (CTE) donde se ilustra eso que digo...
Son los coeficientes eolicos de presion (si son positivos) o succion (si negativos) de una marquesina a un agua

   

[Bill]

Podría calcularse su efecto aumentando la densidad del aire, o es necesaria una aproximación diferente?

Yo creo que aumentar la densidad del aire aqui no procede , porque eso supondria que aumenta la presion atmosferica. Ademas la humedad disuelta en el aire lo hace como vapor de agua logicamente, y con su presion parcial. (Sacado de la wiki) La presión parcial de un gas es una medida de la actividad termodinámica de las moléculas del gas. Los gases se disuelven, se difunden y reaccionan de acuerdo con sus presiones parciales y no de acuerdo con sus concentraciones en mezclas de gases o líquidos.

Sin embargo tengo clarisimo que toda esa masa de agua (agua liquida) moviendose a esas velocidades e impactando sobre el barco (y por tanto con mucha energia cinetica) hay que contemplarla en el efecto. Quiza yendo a las formulas de hidraulica (que son muy parecidas a las de la presion del viento) pero con la densidad del agua. Por decir algo

[caribdis]

Junto a la calculadora online de carga de viento que había utilizado, viene una calculadora de la densidad de aire con la que se pueden hacer pruebas:

https://www.omnicalculator.com/physics/air-density

Si aumentamos presión atmosférica, la densidad del aire aumenta.

Si bajamos la temperatura, también aumenta, y bastante.

Pero si pasamos de aire seco a aire húmedo, la densidad disminuye, y si en el aire húmedo aumentamos la humedad relativa también, y parece como si debiera ser al contrario..

Pero parece intuitivo que el agua de un chubasco "golpea" al barco, como tenerlo en cuenta? 

Si caen 40 lt/m2 en 600 s, son 70 cc/s. Al parecer la velocidad terminal de las gotas es de 5 m/s...en vertical, pero en horizontal, en un viento de 35 m/s (70 nudos aprox), pasará 7 veces esa cantidad...490 cc/s o sea medio litro o medio kilo por segundo...

Eso sería como aumentar en 0,5 kg/m3 la densidad?

No, es una tontería, los 70 cc que caen en un segundo están en 5 m3, en cada m3 habría 70/5= 14 cc o gr

La densidad del aire variaría de 1,2 a 1,214 solamente, parece poco para que tenga un efecto importante

[gypsylyon]

Con la lluvia el viento pierde velocidad ya que las gotas de agua absoven, por así decirlo, energía al ser desplazazadas de su trayectoria de caída vertical.
Puedes calcularlo en función del número de gotas por m2 , peso de las gotas, superficie aceleración por gravedad y ángulo de desplazamiento de la vertical

[en_transit]

Las gotas de agua y las fuerzas del viento, hoy nos dieron respiro.

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[caribdis]

Con la lluvia el viento pierde velocidad ya que las gotas de agua absoven, por así decirlo, energía al ser desplazazadas de su trayectoria de caída vertical.
Puedes calcularlo en función del número de gotas por m2 , peso de las gotas, superficie aceleración por gravedad y ángulo de desplazamiento de la vertical

Si, lo importante es la velocidad. La cantidad de agua incluso en un chubasco torrencial es pequeña.

Si el agua cae a 5m/s y la precipitación máxima registrada es de 40 litros en 600 s, 70 cc cada s, en cada metro cúbico hay 70/5 cc.

Con un viento de 35 m/s (70 nudos) impactan en el barco 42 kgs de aire por segundo y sólo 0,5 de agua. Es muy poca agua con respecto al aire.