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Que sabe usted de mastiles

 

Cuando miramos el mástil y el aparejo de un velero ¿qué es lo que vemos?

¿Entendemos sus formas y sus elementos? ¿Por qué algunos mástiles tienen forma ovalada?  ¿Por qué el aparejo es a tope y no fraccionado? ¿Qué diferencias y similitudes tiene el aparejo de mi barco respecto a los otros?

Veamos algunos conceptos que nos ayudaran a entender más sobre mástiles y aparejos

la altura de un mástil

Lo primero a considerar para calcular su altura es la estabilidad transversal del casco.

Un velero cualquiera tiene una determinada capacidad de portar vela. Esta capacidad está determinada por su estabilidad transversal.

Cuando el velero está velado, la acción del viento irá venciendo la estabilidad hasta llegar a un punto de equilibrio en una determinada escora.

La estabilidad transversal es la que resiste a la escora y es una característica propia de las formas del casco, de su desplazamiento y de la posición del centro de gravedad del barco.

Así entonces, la altura de un mástil y de la jarcia en gran parte está determinada en función de la estabilidad del barco.

Ser para soportar y no quebrarse

A su vez, el mástil, como elemento central del aparejo, está sujetado por la jarcia y, sometido a diferentes esfuerzos.

Soporta los esfuerzos del estay hacia barlovento.

Esto es fácil de observar al ver como cuando el barco navega se tensionan los obenques de barlovento y se aflojan los de sotavento.

También, en sentido longitudinal (proa-popa) el mástil debe soportar la fuerza de inercia.

Esta fuerza es aquella que se produce cuando el barco al navegar con marejada viene con una determinada velocidad y encuentra mayor resistencia al tener que subir la ola. 

Esta resistencia reduce la velocidad y aparece una fuerza de inercia en el mástil que produce una flexión.

Al llegar a la cresta, cesa la fuerza de frenado y consecuentemente, la fuerza de inercia, pero inmediatamente después el barco cae y nuevamente en este cabeceo aparece esa fuerza que cede enseguida al acelerarse el barco.

Por lo que a fin de regular la forma de la vela mayor el barco debe ser curvado en sentido proa-popa

A todos estos esfuerzos hay que sumar también qué, cuando el aparejo en su conjunto trabaja ejerce una muy leve presión contra la fogonadura

Ante estas cargas, el mástil se comporta como una columna.

Una columna es un elemento vertical resistente que apoyado en su base soporta cargas en su extremo superior.

Si las cargas superan la resistencia de la columna, esta comienza a arquearse hasta que finalmente de dobla en su parte media.

El esfuerzo de compresión termina rompiendo la columna y a esto se lo denomina Pandeo.

Dividir los esfuerzos para alivianar el material

Una vez que se conocen los esfuerzos del mástil, se determina la dimensión que evitará el pandeo.

Sabemos que una columna resiste más si aumenta su sección transversal (ancho) o, si el material es más resistente (por ejemplo, si es de aluminio) o, si su altura es menor.

Por lo tanto, la dimensión de un mástil estará relacionada con estas 3 variables

Y como el mástil además de ser resistente debe ser liviano, una de las soluciones posibles es que la columna tenga menos altura. Una columna de menor altura soporta más carga.

Aquí tendrán su importancia los obenques y las crucetas. Estos elementos actúan repartiendo las cargas del mástil en diferentes columnas.

Del tope del mástil parten 4 cables que tiran hacia abajo. Estos son los stays y los obenques altos. Estos cables ejercen en conjunto una fuerza hacia abajo. Esta fuerza es la carga que debe soportar el tramo superior del mástil desde el tope hasta las crucetas. A este tramo lo consideramos la “columna Superior”.

Esta columna superior se encuentra apoyada en otra “columna inferior” que va desde las crucetas hasta la base, la cual soportará la carga proveniente de los obenques más el apoyo de la columna superior.

Si se trata de un aparejo con más de un juego de crucetas, cada tramo será considerado como una columna, que deberá soportar las cargas propias más las producidas por la o las columnas que tenga encima.

Como las cargas se van repartiendo en sucesivas columnas más pequeñas, un mástil con dos crucetas podrá ser más liviano que otro con un par solo.

Y si se usaran tres crucetas se alivianaría aún más.

Pero en todo esto, ¿Qué función cumplen las crucetas?

La fuerza que hacen los obenques para que el palo se mantenga en la vertical, depende del ángulo que hace el cable con la cabeza del palo.

Si el obenque llega a la cabeza de forma casi vertical, la fuerza necesaria es enorme, y habría que emplear secciones de cable de acero muy gruesas. Al emplear crucetas, el ángulo se hace mayor y por tanto el obenque puede ser más fino.

La fuerza necesaria en los obenques para mantener el palo vertical aumenta brutalmente al bajar de los 10º de ángulo.

De forma oval o con babystay  y  burdas

Lo anterior, se aplica a la resistencia del mástil en su sentido transversal, es decir de banda a banda.

Pero, si miramos ahora el mástil de perfil (en sentido proa-popa), veremos que la columna ahora tiene toda la altura del mástil.

Es decir, ya no hay crucetas y el mástil   se presenta como una sola columna desde el tope a la cubierta, por lo cual en este sentido será necesario reforzar su sección transversal o diámetro.

Debido a ello, esta sección será más ancha y le otorgará al mástil una forma más ovalada.

Otra solución posible para reforzar el mástil en sentido longitudinal es agregarle babystay y burdas.

Con esto se divide en columnas menos altas el total del mástil y se evita el incremento de material alivianando el mástil.

 

Aparejos fraccionados

En estos aparejos la vela de proa dispone de una sección menor, por lo que la vela mayor recibe viento más limpio y se adapta mejor a las distintas condiciones de viento cobrando protagonismo

Además, al llevar genoas de menor tamaño, se reduce la compresión en el palo pudiendo aguantar esta vela con más viento.

Esto además facilita las maniobras de la tripulación en proa y reduce el momento del cabeceo.

También cuentan con espis menores que se aguantan mejor en traveses cerrados.

Todo un nuevo mundo se abre gracias al rendimiento del tramo superior del palo, pero aquí aparecen algunas variantes a las explicaciones mencionadas anteriormente para el aparejo al tope.

Fundamentalmente, en el aparejo fraccionado, lo que varía es la palanca que ejerce la parte superior del mástil. Esto lo analizaremos también en sus ejes longitudinal y transversal

La importancia de las burdas

Si miramos el barco desde una banda, en sentido longitudinal, es fácil comprender que la tensión del stay popel curvará el mástil, actuando como un punto de apoyo superior

Recíprocamente, la tensión del stay proel, producida por el paño que porta, causará también la curvatura del palo, pues también en este caso será el popel el actuante como punto de apoyo superior.

Este efecto se suma al de la fuerza de inercia o cabeceo visto anteriormente.

Es decir, en este tipo de aparejos hay que reforzar la acción del estay popel.

Para esto es imprescindible la presencia de burdas tanto para evitar el movimiento descontrolado del mástil en sentido proa-popa y poder fijar sus curvas, como para lograr mantener la tensión adecuada del stay de proa y reducir su caída a sotavento.

Las burdas son en este caso lo que el stay popel es en un aparejo al tope, pasando a ser el stay popel un elemento que no sostiene ya el mástil sino, para producir y regular la curvatura de este.

El uso de martingala 

Ahora bien, mirando este aparejo desde proa, en sentido transversal cuando el barco porta velas, la tensión de la baluma de la mayor produce una caída a sotavento del tope del mástil. Si la sección del palo ha sido correctamente determinada, esa caída se mantendrá dentro de los límites tolerables o convenientes.

Pero si resultare insuficiente en su resistencia a la flexión, ya sea por una mala elección o porque se decidió usar una sección mas liviana, se tendrá que emplear una martingala que permita colocar un par de stay violín para soportar el tope de mástil en forma correcta.

Este sistema de martingala también actuará aportando resistencia a la flexión del palo en la parte superior en sentido longitudinal proa -popa.

La variación del ángulo entre los dos brazos de la martingala regulará este efecto. A mayor ángulo corresponderá mayor sostén a la flexión transversal y menor a la longitudinal y viceversa.

Un detalle para considerar es que, los stay violín controlan la caída del tope, pero descargan su esfuerzo en su punto de arraigo inferior. En consecuencia, aparecerá un efecto flector en ese lugar y esto también deberá ser compensado.

Para compensarlo se usará una burda baja o por un obenque bajo, afirmado en cubierta a popa de los obenques altos, el cual no permitirá variar la curva del palo en ese lugar.

En algunos casos y con secciones de mástiles robustas, la combinación de martingala y obenques bajos afirmados bien a popa de los obenques altos permite eliminar totalmente las burdas, pues la rigidez adquirida por todo el tramo superior posibilita que el estay de proa pueda ser tensado suficientemente por el stay popel.

Esta es una solución muy práctica que se suele emplear en los aparejos fraccionados de los barcos de crucero.  

Otra variante es usar las crucetas con ángulo de 15° hacia popa, con lo cual los obenques altos crean una componente en sentido longitudinal que produce la tensión requerida en el stay de proa.

El mejor aparejo para mi barco es…

Un aparejo puede ser resuelto de diversas formas, no obstante, siempre habrá una que será la más conveniente.

Sabemos que, un mástil con dos crucetas podrá ser mas liviano que otro con un par solo. Y se usaran tres crucetas se alivianaría aún más

Pero cuando decimos más liviano nos estamos refiriendo al mástil. Es decir, el tubo. Habrá que considerar el peso que se agrega al agregar más crucetas y más obenques y burdas, etc.

Debe entonces, hacerse un balance de pesos que incluya a todos los elementos del aparejo para poder decidir que combinación resulta realmente más liviana.

En la práctica debe diferenciarse claramente el propósito del diseño de un aparejo entre crucero y regata, pues ciertas especulaciones que se justifican con argumentos válidos de performance, en barcos de competencia, resultan absurdas, complicadas y costosas para un barco de crucero.

En ocasiones sucede que, por moda se arman aparejos con tres pares de crucetas y jarcia de cables para barcos de 30 pies o menos, con lo que, sin ninguna duda, se habrá logrado, mas peso, mas resistencia al viento y más dificultad para la puesta a punto y el registro de las curvas del mástil ante las distintas condiciones de navegación.

 

Lic. Florencia Cattaneo

Campo Embarcaciones

Bróker Náutico

 

Fuentes:

 

Roberto Robere; Que sabe usted de mástiles; Revista timoneles Diciembre 1996

Pag web cibernáutica.com.ar; Trimado del palo: Aparejos fraccionados

Pag web Fondear; Cómo trabajan las crucetas

 

 
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