Vela ¿Por donde parten los palos?

[aeiou]

Hola.
Ante todo unas

Esta pregunta surgió pues hace unos días vi como se invertía un mástil de un vela ligera.

Abro este link para hablar sobre el comportamiento que tienen los mástiles.
Entiendo que un mástil es una estructura y según como se configure esta, el número de obenques, de crucetas y su posición, se comportará de forma diferente...

Entiendo que la mayoría de las veces que parte un palo es porque se va un terminal, un bulón, un pasador..etc etc y como consecuencia se va el mástil...

En realidad lo que quiero analizar este post es por donde se va un mástil si no falla ningún elemento de los anteriores citados. ¿Cuales son los elementos o zonas que mayores esfuerzos resisten?.

Saludos y quedo a la escucha.

[truska]

Un tema interesante....
Hace años parti el mástil de mi Furia28, se vino abajo xq partió la cruceta de estribor y por consecuencia partió el palo justo x encima de la cruceta.....
Una vez en tierra pude comprobar q la cruceta estaba hecha polvo, el material se fracturada con facilidad... Mi furia tenía cuando rompió el palo 35 años y las crucetas creo q eran las originales.

[caribdis]

Partímos una vez un palo parecido a como cuenta Truska, pero porque se enganchó una burda en la cruceta y el que cazaba no se dió cuenta y cazó con el winche hasta romper la cruceta...

[vertijean]

Lo mas frecuente es partir el palo a la altura de las crucetas , ya que muchas veces hay corosion galvánica en el mástil en este punto .

[aeiou]

He visto palos partir por ahí. En cruceros los he visto reparar metiendo un tubo de sección un poco menor por dentro y cosiéndolo a remaches. Mi pregunta es.¿Si se detecta corrosión galvánica en esta zona pero aún no ha partido...¿cómo reparar esa zona?

Originalmente publicado por vertijean

Lo mas frecuente es partir el palo a la altura de las crucetas , ya que muchas veces hay corosion galvánica en el mástil en este punto .

[danilo]

Originalmente publicado por aeiou

He visto palos partir por ahí. En cruceros los he visto reparar metiendo un tubo de sección un poco menor por dentro y cosiéndolo a remaches. Mi pregunta es.¿Si se detecta corrosión galvánica en esta zona pero aún no ha partido...¿cómo reparar esa zona?

Si hay corrosión galvánica y existe debilidad forra el punto de los anclajes de las dos crucetas con chapa del mismo material que el mástil, puedes fabrica una "U" y envuelve el mastil en ese punto.practica un cordon de soldadura por todo el perimetro de la pieza acoplada.

[danilo]

un mastil se rompe por el desequilibrio de las fuerzas que existen sobre el.

normalmente un mastil en equilibrio tiene:

a)Fuerzas de equilibrio en la perilla del palo:
estay>=> back estay/amantillo/
obenque alto estribor <=> obenque alto babor
el desequilibrio de alguna de estas fuerzas produciría tumbada(desplomes) del palo y posible rotura por fogonadura.

b)Fuerzas de equilibrio a mitad del palo:
obenque bajo estribor<=> obenque bajo babor
cuando se produce desequilibrio el mastil se doblará sobre el lado donde la resultante de las fuerzas sea mayor y el punto de doblado en donde el mastil esté más debilitado(normalmente crucetas bajas).

c) otras roturas o desplazamientos
pueden ser en el tintero del mastil, la fogonadura y por el pinzote de la botavara.

[aeiou]

Muchas gracias a tod@s por las respuestas.

Estoy de acuerdo con todas las respuestas y efectivamente, coincido con que un mástil como tal no tiene casi resistencia, que parte porque se produce algún desequilibrio de las fuerzas que fallas sobre el, normalmente se va algún terminal, un bulón etc etc etc y es cuando verdaderamente aparecen esas fuerzas inesperadas que dan lugar a la catástrofe.

En realidad mi interés por este hilo surgió a través de un mástil de un snipe que esotoy arreglando que tiene un poco de corrosión galvánica en la zona crucetas....

A raíz de ahí, aprovechando algunos conocimientos de resistencia de materiales de la carrera, me he propuesto calcular el mástil de mi barco pero ahí es donde me surgen la mayoría de dudas. Supongo que tendré que conseguir las propiedades de la sección del mástil y obenques que llevo puesto, e intentar cacularlo para dos situaciones. La primera es como una pieza a flexión (trabajando únicamete los obenques de un lado) y la segunda como otra pieza a flexión trabajando ambos obenques (desde popa) y calcular los esfuerzos que experimenta el mástil en ambos casos.
Dicho así suena muy bien, pero tengo varias dudas. Así que mi pregunta va dirigida a los cofrades con experiencias en este tipo de temas, pues me consta que hay varios ingenieros por el foro ¿donde podría conseguir el cálculo de algún mástil para analizarlo ?

Saldos.

[Icarus]

Si sabes el fabricante y el modelo del palo, puedes buscar en la pagina web del fabricante. en muchos casos dan los datos de los modulos de inercia longitudinal y transversal del perfil de cada modelo.
como ejemplo te dejo el link de Z-Spars (YY´longitudinal y XX´el transversal)

http://www.z-spars.com/mats-classiques.html

[Bluemast]

CREO que el método que se utiliza es por diagrama de Cross.

PERO lo realmente complicado es conocer LAS FUERZAS que actúan sobre este.

Viento fuerte, trasluchada, CUANTA presión / fuerza hay sobre el aparejo ?

Y en un pantocazo fuerte, en la zona de anclaje del back ? Y cuánto tira, en ese momento, el stay y el obenque de barlo?

Para las estructuras del propio barco, hay tablas que asignan las Gs que sufre. Y a partir de ahí, calcular.

Al final, se calculan para una condición de equilibrio estática (superficie vélica / viento => presión versus estabilidad)
Y luego se aplican coeficientes de seguridad.

Pero el cálculo admite tantas condiciones diferentes... includo se deben calcular las condiciones de navegación "erróneas" => para más vela de la adecuada a una cierta velicidad de viento, por subida de la racha, por lentitud en la maniobra, etc...

A mi modo de ver, el cálculo no es excesivamente complejo (para el que pueda hacer un Diagrama de Cross) (), luego lo crítico serían los coeficientes de seguridad utilizados => experiencia o Gs.

[Keith11]

Los palos parten, si no se rompe ningun bulon, terminal o herraje que suponga un cambio drastico de la forma de la estructura palo-crucetas-obenques, como decia parten principalmente por pandeo por compresion compuesta, es decir por compresion principalmente, pero con una flexion actuando concomitantemente, al mismo tiempo, que favorece el pandeo.



La flexion la puede introducir la botavara, puntualmente por la accion de la contra, o por los patines de la vela comprendidos entre dos crucetas, o entre la fogonadura y la primera cruceta

La compresion sobre el palo es por la fuerza del viento sobre el aparejo que tracciona los obenques de barlovento, y por equilibrio se comprime el palo

Lo que estoy diciendo del plano vertical y transversal formado por obenques y palo, es valido tambien para el plano vertical y longitudinal stay-backstay y palo. Se puede estudiar separadamente o integrarlo todo en una estructura 3D

Saludos

[Keith11]

Originalmente publicado por Bluemast

CREO que el método que se utiliza es por diagrama de Cross.

Juer!! Diagrama de Cross!! Tu ya hace mucho que hiciste la mili, ¿no?
Es una broma, eh? sin animo de ofender.

Va un ladrillaco infumable... unas rondas para que sea mas digerible.

Hace ya 26 años que estudie estas cosas en la universidad y nosotros, mis compañeros y yo, ya no estudiamos el diagrama de Cross. Nosotros fuimos la primera promocion de mi escuela que ya no estudio el diagrama de Cross. Nosotros ya usabamos el metodo matricial, que tiene desarrollo absolutamente analitico (o sea, se podria resolver "a mano"), aunque solo es operativo en la practica si se usa un ordenador

Por otro lado decirte que una jarcia tipica de un velero, su palo, sus crucetas y sus obenques (altos, bajos y intermedios), es una estructura isostatica, y por tanto se resuelve, analiticamente ("a mano", para entendernos), simplemente aplicando las ecuaciones de equilibrio de Newton en cada nudo (nudo es alli donde convergen obenques y/o crucetas, y/o palo), y tambien aplicando el principio de accion y reaccion entre nudos y barras (barra es cada uno de los elementos que conforman la estructura, el palo, las crucetas y los obenques) para transmitir esfuerzos de un nudo al siguiente. O sea, se resuelve aplicando solo las ecuaciones de equilibrio de la Mecanica Racional. No hace falta en absoluto aplicar el metodo de Cross, aunque tecnicamente hablando, poder se puede.

El metodo de Cross se empleaba, y tenia sentido usarlo, cuando la estructura a analizar era hiperestatica, o sea que aplicando las ecuaciones de Newton en cada nudo NO tienes suficientes ecuaciones para resolver la estructura, y el metodo de Cross te permitia, a base de iteraciones y de tanteos, ajustar los esfuerzos que actuaban. No era lo normal obtener resultados exactos sino aproximados. Tan aproximados como iteraciones hacias. Pero esto no es el caso de las jarcias "normales", que como decia son isostaticas

El metodo matricial, general y, como decia antes, analitico tambien, permite resolver estructuras hiperestaticas de manera exacta, Introduces nuevas ecuaciones ademas de las de equilibrio. Esas nuevas ecuaciones son las de compatibilidad de desplazamientos y las ecuaciones constitutivas del materiales. Una cosa un poco tecnica

Introduces tantas de esas nuevas ecuaciones como ecuaciones te falten para completar, junto a las de equilibrio, un numero de ecuaciones totales igual que de incognitas tengas (las incognitas a calcular son los esfuerzos en cada barra, o sea, los esfuerzos en cada cruceta, obenque y tramo de palo entre crucetas, y los desplazamientos de cada nudo), dando por tanto un sistema de ecuaciones algebraicas, lineales y de coeficientes constantes (que con paciencia seria capaz de resolver un chaval de 2º de ESO), con tantas ecuaciones como incognitas y por tanto resoluble y con solucion unica. Como salen muchas ecuaciones por eso se usa el ordenador.

Perdon por el ladrillaco infumable... Unas rondas para que la cosa baje mejor

[Bluemast]

Sí, ya no soy un niño. Planteaba Cross más como alternativa al cálculo matricial. O Newton.
Pero lo que sigo opinando es que lo realmente complejo es dimensionar las cargas.

Un palo, quieto, con velas y viento estable es, efectivamente, relativamente sencillo de calcular.

Pero... y los pantocazos y rachas inesperadas ?

[danilo]

recordar tambien que el material con el que se fabrica los mastiles y la propia estructura del barco son muy elasticos y pueden absorber sin deformacion o rotura esfuerzos puntuales muy grandes.
aleaciones de aluminio, fibras de carbono y vidrio con resina..

[jiauka]

Por la mitad.

[Keith11]

Originalmente publicado por Bluemast

Sí, ya no soy un niño. Planteaba Cross más como alternativa al cálculo matricial. O Newton.
Pero lo que sigo opinando es que lo realmente complejo es dimensionar las cargas.

Un palo, quieto, con velas y viento estable es, efectivamente, relativamente sencillo de calcular.

Pero... y los pantocazos y rachas inesperadas ?

jejeje... no te ofendas con lo de los años, que yo tengo los mismos que tu... jeje

y es que todo pasa volando. Pero me ha hecho gracia lo de Cross, porque como dije, a mi me anunciaron en su dia con toda la pompa del mundo que ya no nos iban a explicar Cross. Lo aprendi luego por mi cuenta. Cremona sí que me lo contaron

Y en cuanto a lo de las cargas, tienes razon, por lo que he leido por ahí. Por lo visto son dificiles de calcular de manera rigurosa.

Sin embargo, segun lo que he leido, tiran mucho de coeficientes de amplificacion a partir de las cargas estaticas, o sea, coeficientes de impacto, coeficientes dinamicos, etc... La mayoria son valores empiricos, o semiempiricos


Lo que se llevaba hasta hace unos pocos años en las estructuras civiles y en las industriales

[INAF]

A mi tampoco me parece adecuado el método de Cross ya que todas las uniones son articuladas.
Por otro lado me parece complejo resolver el problema a mano porque no se pueden despreciar los alargamientos de los elementos traccionados (obenques).
Afortunadamente hay muchos programas de cálculo que pueden dar la solución. El problema es, como ya se ha dicho, definir las fuerzas actuantes sobre el mástil.
Por un lado tenemos las fuerzas de pretesado de los obenques y por otro las fuerzas que transmiten los puños de las velas henchidas por el viento.
Complejo de narices.

[Bluemast]

No me ofendo, ya ves en mi firma que no soy un niño. No hay problema. Más años, más experiencia, jjjj



Y otra cuestión. En los 80´s, aquellos delgadísimos palor de los one tonners y 3/4s, con cuatro crucetas y delgadísimas secciones, los conificados en las puntas... cómo lo hacían ? Creo que debía haber bastante de "ensayo/error", no ?

Siempre me ha encantado ese equilibrio en un palo, cuando es suficientemente flexible para admitir trimados de back y burdas, pero suficientemente rígido para no descontrolarse.... esos palos... "vivos"....

[Keith11]

Originalmente publicado por INAF

A mi tampoco me parece adecuado el método de Cross ya que todas las uniones son articuladas.

Toda la razon del mundo.

Originalmente publicado por INAF

Por otro lado me parece complejo resolver el problema a mano porque no se pueden despreciar los alargamientos de los elementos traccionados (obenques).

No, que va. Se resuelve (o se puede resolver, pq hay otros metodos) aplicando las ecuaciones de equilibrio de Newton en cada nudo, empezando por los mas simples, los que menos barras confluyen, que suele ser el de la conexion del obenque alto con el palo, en la componente verticas y en la horizontal, y teniendo en cuenta, como bien dices que se consideran estructuras articuladas (si consideras nudos empotrados entonces ya no, aunque por su condicion de estructura triangulada, en celosia, se podrian despreciar sin mayores errores). Suma de fuerzas verticales aplicadas en el nudo = 0 y suma de fuerzas horizontales aplicadas en el nudo = 0. Con eso es suficiente. Y con los valores obtenidos te vas al siguiente nudo, y repites y vas resolviendo esfuerzos y bajando nudos.

Eso sí, como contrapartida no obtienes los desplazamientos de los nudos, ni alargamientos de obenques ni ningun tipo de deformacion. Solo esfuerzos. El metodo matricial, sea la estructura isostatica o hiperestatica sí que te da ademas siempre desplazamientos

Eso siempre que conozcas las cargas exteriores debido a todo: viento, rachas, pantocazos, que como todos coincidimos parece lo complejo de calcular esto

Aqui Cross

https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A...3n_de_momentos

y aqui el metodo matricial

https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A..._de_la_rigidez

[Butxeta]

Pues iba a comentar algo, hasta que visto que Keith había intervenido. El cofrade sabe de lo que habla.

Por lo que sé, en alta competición se han hecho muchas pruebas con dinamómetros para obtener valores empíricos de las cargas. Imagino que esa investigación sobre cargas dinámicas se introducirá en los modelos para estimar cuanto hay que reforzar frente al modelo de cargas estáticas.

Siempre me ha parecido brutal ver un barco ciñendo, cargado a tope, y verlo caer de una ola pared de 3 o 4 metros. Y la jarcia sigue ahí como si nada.

[INAF]

Originalmente publicado por Keith11

Eso sí, como contrapartida no obtienes los desplazamientos de los nudos, ni alargamientos de obenques ni ningun tipo de deformacion. Solo esfuerzos.
y aqui el metodo matricial

Si no obtienes deformaciones no podrás conocer las tensiones en los diferentes tramos del palo.

[truska]

Este post es interesante, se q hay más de un cofrade q partió el palo, estaría bien q además de información técnica q es muy útil e interesante, se contase experiencias personales, soluciones, errores.... del antes durante y después del fatídico momento.

[caribdis]

Aqui, en el capítulo de rig construction viene un método semiempírico:

http://protei.org/download/20110417P...20Eliasson.pdf

Es el utilizado por el Nordic Boat Standard (NBS).

En principio, las cargas a que está sometido el aparejo son conocidas puesto que dependen de la estabilidad del barco; si un barco tiene un par adrizante muy pequeño, las fuerzas sobre el aparejo serán pequeñas también, porque el barco escora y las fuerzas sobre el aparejo disminuyen...

El método utiliza como base el par adrizante a 30º, calcula fuerzas por triangulación y asigna coeficientes de seguridad. Es relativamente fácil calcular el aparejo completo con este método y los resultados no son palos hiperreforzados sino más bien bastante lógicos y ligeros.

[Bluemast]

Originalmente publicado por truska

Este post es interesante, se q hay más de un cofrade q partió el palo, estaría bien q además de información técnica q es muy útil e interesante, se contase experiencias personales, soluciones, errores.... del antes durante y después del fatídico momento.

Yo he partido dos veces.
La primera, por fallo de montaje, en un barco nuevo, con unas 800 nm navegadas; La jarcia era discontinua (los altos son en tramos, unidos entre sí el la punta de cada cruceta) tras dos días navegando con mal tiempo, la unión de uno de los tramos había perdido su pasador y se había aflojado. Al virar y entrar en tensión se soltó y el palo cayó. (las piezas de unión llevaban un pasador de seguridad roscado y fijado con fijatornilos. (menos uno !)
La lección era clara: meticulosidad en el montaje.

La segunda con poca ola y viento medio-suave. El palo era viejo y simplemente, partió. Durante una ceñida, sin pantocazos, barco trimado y estable.... Creo que el origen fué el exceso de tensión en los bajos.
Debido al exceso de tensión, absorben MÄS carga de a que debieran, no habiendo un reparto correcto entre el resto de obenques y partes del palo...

Aquí si aprendí. Ese par de vueltas de más, se paga tanto como dos vueltas de menos. Algo de lo que a menudo, nos olvidamos.

En ambos casos eran palos de regata.

[INAF]

Originalmente publicado por truska

Este post es interesante, se q hay más de un cofrade q partió el palo, estaría bien q además de información técnica q es muy útil e interesante, se contase experiencias personales, soluciones, errores.... del antes durante y después del fatídico momento.

Hay que distinguir entre rotura y caída de palo.
Un palo se puede caer, sin romperse, porque el pasador del bulon del stay desaparezca, causa más frecuente de lo que nos pensamos.