Proyecto de timón laminado sobre poliestireno extruido

[soneya]

Buenos días:
Aprovechando una varada prevista de tres meses, y ya que uno ha nacido un poco inquieto, estoy pensando hacer una nueva pala del timón de mi Sirocco. (por si tuviera poca faena )
El asunto es que una vez eliminada la patente y seco, he visto una fisura importante en la parte superior de la mecha del timón. Parece ser que es la zona donde más sufre la pala del timón y por donde le entra el agua.
Como no sé si sabría abrir y reforzarlo (fibra nueva sobre fibra vieja ) y evaluando el trabajo saliendo desde cero, he pensado realizar una pala nueva utilizando la técnica que se utiliza para hacer las alas de los aviones de aeromodelismo.
La idea es cortar las dos mitades de la pala partiendo de planchas de poliestireno extruido de alta densidad con la técnica de hilo caliente. ( es un material muy resistente) El corte habría que hacerlo en la dirección corta, pues el hilo caliente se deforma si nos vamos a longitudes grandes. Luego se le redondean las partes de mecha con lija (este material se lija bien) y se hace la media caña en cada mitad para dejar el espacio de la mecha del timón de inox.
Una vez terminadas se montarían sobre la estructura de inox. del timón, uniéndolos con resina de viniléster e interponiendo un mat de fibra de vidrio para repartir cargas.
Una vez cerrado y montado se lamina sobre él con resina y fibra, cuidando reforzar el borde de salida, y se le dan un par de manos de epoxi, imprimación, patente.... y al agua.
Parece fácil .... pues verás como se lía

[true]

Ánimo, los pasos a seguir los tienes claros. (Parece fácil .... pues verás como se lía)
Manos a la obra y ya nos ilustraras.
Suerte.

[javib]

Hola Soneya.Me parece que el vinilester se come el poliestireno aunque sea el extruido , no? ¿Por que no haces el laminado directamente con resina epoxy?

[Amelius]

acabo de empezar a construir 2 timones para mi cata
yo ya parto de un molde anterior
de un monocasco, solo utilizo 3/4 del mismo
la forma de realizarlo es hacer una cascara de las
dos semimitades, y despues colocar el eje y refuerzos en inox
se pone o poliuretano y se unen rapidamente
los 2 moldes con todo dentro
el sobrante una vez expandido sale por la parte superior
y queda todo pegado
mejor aun con epoxy espumado
que una vez realizada la mezcla se expande en un mouse
de epoxy con densidad menor que 1 (flota)
yo ademas pondre unos refuerzos en tejido a posteriori por toda la union
y lo acabare con topcoat

laminar poliester o vinilester sobre poliestireno
ya sea expandido como extruido no se puede
se lo come, salvo que previamente pongas alguna barrera
como papel pegado con cola o cosas similares
con epoxy es la forma correcta
yo estoy en gandia
si estas cerca te puedo prestar el molde
dime las dimensiones
las mias aproximadas son de un metro de largo
45 de cuerda y el grosor del eje maximo 50mm
el timon tiene 65mm de grosor
ya me diras

[Amelius]

mas cosas
la estructura del timon al girar
presionara sobre el poliestireno desgastandolo
con lo que al final tendras holguras y se rompera
el inox tiene que estar muy solidario a la fibra
del timon

[soneya]

Originalmente publicado por Amelius

acabo de empezar a construir 2 timones para mi cata
yo ya parto de un molde anterior
de un monocasco, solo utilizo 3/4 del mismo
la forma de realizarlo es hacer una cascara de las
dos semimitades, y despues colocar el eje y refuerzos en inox
se pone o poliuretano y se unen rapidamente
los 2 moldes con todo dentro
el sobrante una vez expandido sale por la parte superior
y queda todo pegado
mejor aun con epoxy espumado
que una vez realizada la mezcla se expande en un mouse
de epoxy con densidad menor que 1 (flota)
yo ademas pondre unos refuerzos en tejido a posteriori por toda la union
y lo acabare con topcoat

laminar poliester o vinilester sobre poliestireno
ya sea expandido como extruido no se puede
se lo come, salvo que previamente pongas alguna barrera
como papel pegado con cola o cosas similares
con epoxy es la forma correcta
yo estoy en gandia
si estas cerca te puedo prestar el molde
dime las dimensiones
las mias aproximadas son de un metro de largo
45 de cuerda y el grosor del eje maximo 50mm
el timon tiene 65mm de grosor
ya me diras

La pala del timón del Sirocco mide 1,50 de longitud por 0.5 m de anchura. No me va a servir. Muchas gracias.
Quizás pueda seguir con el plan, protegiendo, antes de laminar, el poliestireno con epoxi.
Amelius: Resinas Castro organiza unos seminarios con todas las últimas tecnologías a los que, si tuviese tiempo, me encantaría asistir.... infusiones, fibra de carbono, kevlar, etc. etc.... lo mismo hay alguna otra opción de última tecnología.
Estoy viendo las espumas de PVC de celda cerrada como opción para preparar el núcleo de la pala.

[soneya]

Originalmente publicado por javib

Hola Soneya.Me parece que el vinilester se come el poliestireno aunque sea el extruido , no? ¿Por que no haces el laminado directamente con resina epoxy?

No sé porqué me suena que no se puede utilizar con la fibra de vidrio el epoxi. ¿ es así ?

[soneya]

Originalmente publicado por Amelius

mas cosas
la estructura del timon al girar
presionara sobre el poliestireno desgastandolo
con lo que al final tendras holguras y se rompera
el inox tiene que estar muy solidario a la fibra
del timon

La idea es que la unión entre las dos mitades de la pala lleven un mat de fibra de vidrio con resina, de forma que los esfuerzos se transmitan desde la pala a la estructura de inox.
Pero vamos, que por si acaso no voy a tirar la pala original ....

[soneya]

Si no fuese porque el timón no se ve y sería una pena cubrirlo de antifouling... el mundo de la fibra de carbono es apasionante

[Amelius]

con el epoxi puedes usar
fibra de vidrio, de carbono, de kevlar, aramidas etc etc
con el poliester y el vinilester idem de idem
aparte de diferencias mecanicas y quimicas
no es bueno poner capas de poliester con epoxy
agarran pero no es una soldadura quimica perfecta
el epoxy no disuelve ni ataca nada (que yo sepa)
es el pegamento perfecto Araldit (ciba -geigy)
es un pegamento universal----epoxy
las encimeras de granito de las cocinas las pegan
con epoxy teñido con polvo de la piedra para igualar color

el inconveniente del poliester en este caso, es que el estireno
del poliester, disuelve el poliestireno y que el poliester es
susceptible de osmosis, hidrolisis, el epoxy no
el epoxy es como minimo 4 veces mas caro que el poliester
dato a tener en cuenta para trabajos grandes.

esta claro lo de la pala, no cuadra el tamaño
cuidate y animo es mas facil de lo que parece
lo mas engorroso es el acabado que al final es
lijar y lijar.

[javib]

En absoluto soneya, el epoxy y la fibra de vidrio casan perfectamente el epoxy ademas es una resina magnifica , mucho menos fragil que el poliester.En general se le tiene mas de miedo para los laminados que al poliester por el tema de que es mas delicado en cuestiones de temperatura y humedad en las siguientes 20 o 30 horas pero en un lugar cerrado , taller , garaje o cuarto de una casa mantener 18 o 20 grados de minima no conlleva problema ninguno.Aunque la mezcla de los dos componentes en un poquito , solo un poquito laboriosa de hacer , por otro lado no tienes el estres del poliester a la hora de aplicarlo por que endurece mas lentamente y de forma mas gradual.la idea que te han dado Amelius con el molde y espuma epoxidica es mucho mas sofisticada y algo mas dificil de hacer , pero el resultado final es siempre mejor lamines con la resina que lamines.Si el tamaño se te adapta , para mi seria la mejor opcion y ademas el te guiaria.
Ahora si sigues con idea de fabricar con poli o vinilester usa espuma de poliuretano en placa y sigues el metodo de aeromodelismo , o sea costilla del perfil en cada extremo de la placa.No puedes usar hilo caliente pero si usas un perfil de aluminio de carpinteria de ventanas de 90 x 90 o similar al que pegas cinta adesiva doble cara y a este cinta de papel de lija y conformas asi la pieza de poliuretano siguiendo el contorno de las costillas .Este metodo se utiliza en construccion aeronautica amateur al igual que la de hilo caliente y tambien en aeromodelismo.Lo mas importante de todo sea cual de la forma que uses es el acople, o union del eje a la pala.Debe estar bien pensado y muy reforzado .

[soneya]

Originalmente publicado por javib

En absoluto soneya, el epoxy y la fibra de vidrio casan perfectamente el epoxy ademas es una resina magnifica , mucho menos fragil que el poliester.En general se le tiene mas de miedo para los laminados que al poliester por el tema de que es mas delicado en cuestiones de temperatura y humedad en las siguientes 20 o 30 horas pero en un lugar cerrado , taller , garaje o cuarto de una casa mantener 18 o 20 grados de minima no conlleva problema ninguno.Aunque la mezcla de los dos componentes en un poquito , solo un poquito laboriosa de hacer , por otro lado no tienes el estres del poliester a la hora de aplicarlo por que endurece mas lentamente y de forma mas gradual.la idea que te han dado Amelius con el molde y espuma epoxidica es mucho mas sofisticada y algo mas dificil de hacer , pero el resultado final es siempre mejor lamines con la resina que lamines.Si el tamaño se te adapta , para mi seria la mejor opcion y ademas el te guiaria.
Ahora si sigues con idea de fabricar con poli o vinilester usa espuma de poliuretano en placa y sigues el metodo de aeromodelismo , o sea costilla del perfil en cada extremo de la placa.No puedes usar hilo caliente pero si usas un perfil de aluminio de carpinteria de ventanas de 90 x 90 o similar al que pegas cinta adesiva doble cara y a este cinta de papel de lija y conformas asi la pieza de poliuretano siguiendo el contorno de las costillas .Este metodo se utiliza en construccion aeronautica amateur al igual que la de hilo caliente y tambien en aeromodelismo.Lo mas importante de todo sea cual de la forma que uses es el acople, o union del eje a la pala.Debe estar bien pensado y muy reforzado .

Ahora estoy tanteando opciones (p.e. estoy viendo vídeos de fabricación de tablas de surf).
Me gustaría usar para el núcleo espuma de PVC de celda cerrada (Tipo Airex) pero no sé si se puede trabajar bien para darle la forma curva en la parte de la mecha del timón, por ello he preferido la opción del poliestireno extruido de alta densidad, que tiene muy buena resistencia a compresión (la tracción la solucionaré con la fibra de vidrio) y es fácil de conseguir en las medidas que necesito.
Respecto al corte, como el perfil de los timones de los barcos (al igual que de los aviones) no tiene curvatura, pues sólo derivan el flujo hacia un lado u otro, sin tener que efectuar sustentación, el corte con hilo caliente es muy sencillo. En realidad se trata de dividir una placa de 50 mm de espesor por la diagonal para obtener las dos mitades de la pala.
Luego tendré que hacer la media caña para alojar la mecha de inox., lo que no sé si hacerlo con fresadora o con cuchilla curva caliente ..
En fin, estoy trazando los primeros bocetos, por eso me interesa mucho la opinión de todos.
Respecto a la unión de la pala con el bastidor de inox., utilizaré un mat de fibra para repartir los esfuerzos por el poliestireno. Lógicamente, no voy a dejar que el inox actúe directamente sobre el poliestireno.
Gracias

[_Pedro_]

Hay un poliester de bajo contenido en estireno con el que puedes laminar encima del poliestireno.
El epoxy no es compatible con el mat de vidrio estándar, aunque hay un mat especial para laminar con epoxy.
Si lo hiciera yo lo que haría es:
No usar poliestireno sino planchas de espuma de poliuretano, con eso te evitas el problema.
Hacer la preforma un poco más pequeña contando con el grosor que le vas a meter de material y asegurando que la primera capa de fibra queda en contacto con la armadura de inox interior.
El laminado lo haría directamente en vinilester, que es casi tan resistente mecánicamente como el epoxy, igual de resistente químicamente y mucho más barato.

[Bluemast]

Para las cantidades que vas a necesitar (3, 5 Kgr?, la diferencia de precio no se notará mucho

Mejor que la espuma de piuretano y poliestireno, es la de PVC la hay en diferentes densidades y se trabaja muy fácil con herramienta de corte, lija, etc

Puedes hacer la parte de popa, laminar el eje a esta mitad con VARI0S tejidos y luego laminas la de proa con la de popa haciendo un conjunto

Aguna costilla en la mecha sería buena, para transmitir la trsion de la mecha a la paa

Yo o haría con epoxy, mejor tiempo de trabajo = calidad final

[_Pedro_]

Originalmente publicado por _Pedro_

...
No usar poliestireno sino planchas de espuma de poliuretano, con eso te evitas el problema.

Originalmente publicado por Bluemast

...
Mejor que la espuma de piuretano y poliestireno, es la de PVC la hay en diferentes densidades y se trabaja muy fácil con herramienta de corte, lija, etc

Completamente de acuerdo.

[soneya]

Originalmente publicado por Bluemast

Para las cantidades que vas a necesitar (3, 5 Kgr?, la diferencia de precio no se notará mucho

Mejor que la espuma de piuretano y poliestireno, es la de PVC la hay en diferentes densidades y se trabaja muy fácil con herramienta de corte, lija, etc

Puedes hacer la parte de popa, laminar el eje a esta mitad con VARI0S tejidos y luego laminas la de proa con la de popa haciendo un conjunto

Aguna costilla en la mecha sería buena, para transmitir la trsion de la mecha a la paa

Yo o haría con epoxy, mejor tiempo de trabajo = calidad final

Si se cortara con hilo caliente sería el núcleo ideal para mi pala. Con una pieza de 1500 x 4/5 mm sería suficiente. Además suelen venir perforados y ranurados para que fluyan las resinas en procesos de infusión al vacío.
Aunque, como su uso no está tan extendido, debe ser difícil de encontrar.
Mi pala tiene una sección máxima de unos 75 mm en la zona que rodea la mecha del timón, y si descontamos 2 mm de laminado y 1 mm de acabados, con una placa de 35 mm me sobraría para sacar las dos mitades.
Lo que se encuentra por Internet.... http://www.deporvillage.com/airex-balance-wedge-xl, como coincidan las medidas ya está medio trabajo hecho.

[soneya]

Un artículo muy interesante ...

[_Pedro_]

Originalmente publicado por soneya

...
Aunque, como su uso no está tan extendido, debe ser difícil de encontrar.

¿Has mirado aquí?

[soneya]

Originalmente publicado por _Pedro_

¿Has mirado aquí?

Si, pero no tienen el espesor que necesito, al menos 35 mm

[Bluemast]

Puedes encontrarlo en DIAB Spain, MEL y algún otro.
El espesor no es un problema, puedes pegar varias capas para llegar al espesor deseado. Incluso ahorrarías material y trabajo.
Te aconsejo densidad entre 80 y 150.
Cuanto más baja menos resistente, pero más fácil de trabajar.
No te aconsejo ranurados ni simillar, no te hace fallta.
Si tienes que pegar capas, también con resina y presión (vacío, pesos, sargentos...)

Sobre los tejidos, mejor usa los mat, de baja resistencia, sólo para última capa, al absorber más resina que los 0/90, hacen un mejor sellado y dan mejor acabado.

Los gramajes, yo buscaría de 350/300 gr/m2 o inferiores; mejor impregnación, menos burbujas y mejor acabado. Debe ser PARA la resina elegida, tienen agentes específicos para su correcta impregnación con cada tipo de resina.

Y haz as cosas bien, es el timón !!

[Xeneise]

Muy interesante . Ni se te ocurra dejarnos sin fotos.
Una cosa: a mi también me parece buena idea lo de unir varias placas finas para llegar al espesor (35mm?) Siempre será mas resistente que una sola gorda... o me equivoco

[soneya]

Originalmente publicado por Bluemast

Puedes encontrarlo en DIAB Spain, MEL y algún otro.
El espesor no es un problema, puedes pegar varias capas para llegar al espesor deseado. Incluso ahorrarías material y trabajo.
Te aconsejo densidad entre 80 y 150.
Cuanto más baja menos resistente, pero más fácil de trabajar.
No te aconsejo ranurados ni simillar, no te hace fallta.
Si tienes que pegar capas, también con resina y presión (vacío, pesos, sargentos...)

Sobre los tejidos, mejor usa los mat, de baja resistencia, sólo para última capa, al absorber más resina que los 0/90, hacen un mejor sellado y dan mejor acabado.

Los gramajes, yo buscaría de 350/300 gr/m2 o inferiores; mejor impregnación, menos burbujas y mejor acabado. Debe ser PARA la resina elegida, tienen agentes específicos para su correcta impregnación con cada tipo de resina.

Y haz as cosas bien, es el timón !!

Datos a tener en cuenta:
- El espesor total de la pala del timón por la zona de la mecha es de 75 mm.
- Las placas de PVC tipo Airlex de 2,224 m2 de e=20mm salen por 105 € + IVA + transporte. Por lo que el coste en este material pasaría los 300 €
- el timón no es una estructura que reciba fuertes cargas (si no sería imposible sujetar la caña) y, por lo tanto, las características de poliestireno extrusionado de alta densidad, aporta más que suficiente capacidad a compresión y cizalladura para su función; su precio es infinitamente menor.
- más que la capacidad del relleno, lo que hay que diseñar bien son los refuerzos en fibra en las zonas de tracción.
y.... por supuesto que lo haré bien, al menos mucho mejor que un refuerzo sobre una estructura vieja.
No olvidaré las fotos ....

[kailu]

Disculpa, ¿podrías decir que densidad tiene este poliestireno extrusionado que comentas. Kg/m3 y donde lo encuentras?

[soneya]

Originalmente publicado por kailu

Disculpa, ¿podrías decir que densidad tiene este poliestireno extrusionado que comentas. Kg/m3 y donde lo encuentras?

Entre 50 a 70 kg/m3
Resistencia a la compresión entre 150 y 700 kPa
Lo venden en tiendas de materiales de aislamiento. Los más densos y resistentes se pueden ponen incluso bajo el suelo.
Yo conozco la marca Styrodur y es un material de alta calidad.

[Bluemast]

Hola Soneya;
Normalmente debe llegarte con UNA plancha. Siempre puedes usar e 25 mm.

No te confundas, el timón recibe altas cargas, sólo que las soportan los cojinetes o casquillos de apoyo.
Prueba de ello es el diámetro de la mecha, 50 mm.
Mide el eje de la hélice. Casi seguro que no pasará de 20 mm, quizás 25. (Y hablamos de que la resistencia crece con la sección del eje, y esta con el cuadrado del radio)

El problema del poliestireno y el poliuretano es que tendrá rotura COHESIVA. El epoxy pega a superficie de la espuma. Pero la resistencia / unión "interna" de la propia espuma es baja.
De esta forma, se rompe la parte exterior de la espuma y se queda pegada a la fibra, pero hay rotura espuma/espuma. Y entonces las pieles de la pala trabajan "por libre" no como un conjunto rígido.

Si corta la pala horizontalmente, debes entenderla como una viga de doble T.
Las alas son la fibra de las caras, y la espuma hace de alma de unión entre ambas. De esta forma tienes un conjunto rígido.
Si la unión de las caras a la espuma se rompen, pasan a trabajar independientes la una de la otra, no como un conjunto rígido "doble T"

Mejor usa PVC.