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PROYECTO ONA, VELERO AVANZADO DE RADIOCONTROL

Parte I - EL PROYECTO ONA



Septiembre de 1990

La náutica es una actividad corriente en la Isla en donde vivo, pero una de sus variantes, la vela RC, o sea los veleros manejados por control remoto, son algo bastante desconocido.
A lo largo de años ochenta, al pasar por el puerto, recuerdo haber visto en algunas ocasiones pequeños veleros de radiocontrol navegando en solitario. Algunas veces llegaban incluso a participar en regatas improvisadas en que no eran más que tres, pero con el tiempo se perdió el interés y esta actividad prácticamente desapareció.

A finales de 1990, un grupo de aficionados efectuó otro intento. La idea consistía en diseñar un tipo de velero que resultara fácil de construir y cuyo coste fuera asequible para todos, punto realmente importante para su difusión ya que por entonces, adquirir un modelo comercial de la clase M podía fácilmente rondar los seiscientos euros.

En el pequeño grupo se repartieron los trabajos. El diseño corrió a cargo de Paco C. inspirándose en las formas del velero Hispaniola, el primer prototipo español para el desafío de la Copa América. El molde fue fabricado en fibra de vidrio por Mario y las copias definitivas corrieron en su mayoría a cargo de Paco R, ambos con amplia experiencia en este tipo de materiales. En la parte de carpintería colaboraron Paco T. (había tres Pacos en el grupo) y Carlos, que perfilaron mástiles y botavaras para proveer a todos los interesados en el proyecto.

Al poco de disponer de los primeros prototipos, los pedidos aumentaron, algunas personas más se interesaron por este hobby, de tal forma que comenzó a vislumbrarse la posibilidad de disponer de una flota numerosa con que poder efectuar improvisadas regatas en las tranquilas aguas del puerto de nuestra ciudad.

El proyecto ONA nació de forma paralela al Hispaniola. Yo había encargado un casco de este tipo a los constructores, pero mi nombre figuraba en una larga lista de espera que avanzaba con lentitud, ya que estos sólo podían dedicar a su realización unas pocas horas semanales, un rato cada día después de una larga jornada en las empresas donde trabajaban.

Otra razón fue que el casco Hispaniola me pareció excesivamente voluminoso y pesado, bien fuera por la extrapolación directa de las medidas del modelo original o por querer asegurar la estética y la robustez del conjunto. Su peso medio era de 4 kg. para el casco y 1 para la cubierta. El mástil, sin velas, superaba el kilogramo de peso, y el bulbo de plomo, de unos 2,5 kg, al ser porcentualemente bajo con respecto al resto, no le confería la necesaria estabilidad.
Sea como fuere, pude adivinar que con independencia de las velas que se utilizasen, no seria un velero destacable ni en velocidad ni en ceñida.

Por todo ello decidí desarrollar un nuevo modelo con unas características mejoradas, que sin pretender ganar medallas, pudieran compararse modestamente con los tipos actuales de la clase internacional "M".

Esta es la historia del proyecto.

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PROYECTO ONA, VELERO AVANZADO DE RADIOCONTROL

Parte II - DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL CASCO

Antes de iniciar el diseño era imprescindible disponer de la máxima información sobre los principios básicos de los buques y de la navegación a vela. Puesto que, salvando las escalas y las diferencias que puede imponer en el comportamiento de formas y perfiles el número de Reynolds. Una maqueta debe cumplir exactamente con los mismos principios físicos.

Para ello desempolvé viejos libros de náutica, como REGATAS DE YATES, publicado en 1971 por el regatista inglés Manfred Curry. Este libro es un excelente tratado sobre aerodinámica e hidrodinámica de velas y cascos, y pese a que algunas de las ideas que contiene se remontan a 1930, siguen totalmente vigentes hoy en día. También repasé las revistas de modelismo, así como todo lo que pude conseguir a través de de mi amigo Paco C, que mantiene para sí el mérito de ser el auténtico pionero de la vela RC en nuestra isla.

Analizando diferentes modelos comerciales que podían considerarse punteros en regata, como el DUVA, el DEJHA, el CEDAR o el ENIGMA, llegué a ciertas conclusiones interesantes: La primera fue el PESO. Éste debía rondar los cinco o seis kilos, pero manteniéndolo lo más bajo posible en casco y arboladura, para concentrarlo en el bulbo de plomo que pende de la orza. De esta manera baja el centro de gravedad y se consigue el máximo par adrizante y mayor velocidad.

Otra consideración importante es la forma de la carena, que puede ser ancha y plana como en el CORMORAN, o redondeada y ligeramente achatada a popa como el CEDAR o el velero francés MK-2. En este apartado elegí un diseño extremo, con una proa muy afinada de bajo francobordo, casi tipo catamarán, que va engrosándose hacia el centro y sube suavemente hacia la popa, siempre manteniendo la total redondez de la carena.

El ONA no tendría tanta facilidad para el planeo como el MK-2 ya que carecería del típico achatamiento a popa que facilita este fenómeno, pero en contrapartida sería más fino de líneas, sin distorsiones en las salidas de agua.
En este aspecto, opino que son muy contadas las ocasiones en que un velero de estas caracteristicas puede planear, solamente con vientos fuertes y rumbos abiertos, condiciones en las que hay multitud de factores aparte del casco que condicionan el resultado de una regata.

Fig. 1 - Diferentes tipos de cascos




Realicé multitud de bocetos diferentes sobre formas de carena, y después de las necesarias correcciones observé el resultado con satisfacción, recordando una frase típica de los aviadores: "LO QUE ES BONITO VUELA BIEN", y aunque está claro que un velero no es un avión, se le asemeja bastante más de lo que a simple vista pueda parecer.

Decidí construir el casco en fibra de vidrio y resina de poliéster. Existen otros materiales más sofisticados, como las fibras de carbono o la Aramit a base de Kevlar, las cuales unidas a las resinas epoxi dan unos resultados espectaculares en la industria aeroespacial o en algo tan casero como las cañas de pescar. Pero hay que tener en cuenta un par de factores importantes:
Todos estos componentes tienen una gran resistencia a la tracción pero se doblan exactamente igual que la fibra de vidrio en superficies planas de poco espesor.
Las resinas epoxi endurecen muy lentamente y no adquieren su máxima resistencia si no están curadas en un horno especial a casi 100 grados de temperatura.
El precio de tan sofisticados materiales es casi astronómico, esto si tienes la suerte de hallarlos en nuestra pequeña Isla.

Por estos motivos, preferí elegir lo conocido y no meterme en costosos berenjenales.

En cuanto a la construcción física del casco, existen varios sistemas, pero el que da mejores resultados pasa invariablemente por la obtención de un molde a partir del cual podrían realizarse cuantas copias sean necesitara.

El primer paso es construir el contramolde. Para ello dispondremos un par de placas de poliestireno expandido de alta densidad Stirodur o Roofmate, del tipo utilizado en aislantes térmicos para la construcción. Cortaremos varios trozos rectangulares de longitud y anchura suficiente y los pegaremos formando un taco de dimensiones algo mayores que el casco elegido.

Hay que tener especial cuidado con el tipo de pegamento utilizado, puesto que la mayoría de ellos contienen disolventes que atacan al porex destruyéndolo en pocos minutos. Se puede utilizar cola de contacto compatible pero yo prefiero la resina Epoxi tipo Orfadur, que una vez seca se lija muchisimo mejor y no se disuelve con el poliéster.

Seguidamente procedemos a "esculpir" el casco, utilizando un gilet o un arco eléctrico para cortar los trozos más grandes y una raspa para ir afinando la forma. Una vez conseguido esto ya podemos iniciar el lijado con un papel de grano medio, bien sea a mano o con lijadora orbital.
Es posible que una vez acabado tengamos que repasar pequeñas erosiones, para ello se puede utilizar masilla al agua, pero en ningún caso masilla de poliéster tipo Rocadur de dos componentes, cuyo disolvente también ataca al material.

Fig. 2 - Proceso de crear y esculpir el contramolde de la forma del casco




Ya tenemos el contramolde acabado pero antes de cubrirlo con fibra de vidrio y poliéster deberemos protegerlo adecuadamente.
Para ello lo vamos a "momificar" utilizando papel continuo de embalaje y cola de empapelar. Daremos un mínimo de dos pasadas y no estará de más intercalar entre ellas una capa de resina Epoxi, ya que los vapores del estireno contenido en el poliéster atraviesan lentamente los poros del papel y erosionan la superficie del porex, deformando el molde y aumentando el desagradable trabajo posterior de masilla y lijado.

Dos modelos de contramoldes de casco realizados en poliestireno expandido




Esta foto corresponde a los dos tipos de casco de los que confeccioné el contramolde. El A y el B corresponden al ONA, el C y el D son de un modelo que se quedó sólo en proyecto. En concreto, B y C muestran las cubiertas y A y D las carenas. En estas últimas se puede ver la gran diferencia de las lineas de agua entre ambos barcos.

Llegados a este punto ya estamos en disposición de comenzar a confeccionar el molde. Lo primero es impregnar el papel con cera desmoldeante para eliminar los posibles restos de porosidad y a la vez evitar que la fibra se nos quede pegada al contramolde.

Con lo del tipo de cera hay diferentes opiniones. Algunos utilizan cera abrillantadora de suelos Alex y dicen que va bien, otros en cambio aseguran lo contrario. Yo la ha usado y he tenido algunos problemas, así que prefiero no arriesgarme y utilizar un producto desmoldeante profesional de la marca ABEL, cuyos resultados están asegurados.
Esta cera se da con un trapo, frotando hasta cubrir todo el contramolde. Después se espera un tiempo prudencial, digamos quince minutos, y se elimina la cantidad sobrante con un trapo limpio.
El procedimiento se debe repetir un mínimo de tres veces, para que la capa protectora quede uniforme y del grosor adecuado

Hay dos tipos de fibra de vidrio que podemos utilizar:

El MAT, que forma un entretejido irregular de fibras de corta longitud aglutinadas por un pegamento muy suave. Este material es bastante poroso y absorbe mucha resina, con lo que el peso final del estratificado será relativamente alto. La resistencia mecanica a la tracción es mediocre y su única ventaja consiste en el bajo precio y que se adapta con facilidad a los contornos irregulares.

El ROVIG, es un conjunto de hilos largos tejidos en forma clásica, con trama y urdimbre, de la misma manera que un trapo de cocina. Los hilos apenas dejan espacio libre entre ellos por lo que basta muy poco poliéster para saturarlo. El ROVIG tiene una alta resistencia a la tracción y los cascos fabricados con este componente pueden ser muy livianos, costando una décima parte en gasto de materiales que si utilizáramos carbono. El inconveniente es que se adapta mal a superficies curvas e irregulares, formando bolsas y arrugas que difíciles de eliminar.

Fig. 3 - Diferentes tipos de fibra de vidrio: MAT y ROVIG




Bien, explicado esto, comenzaremos a construir el molde. Para ello cortaremos la fibra de vidrio en trozos del tamaño adecuado para que se adapten bien al contorno. Es mejor utilizar exclusivamente MAT, ya que el molde tendrá bastante grosor y no es importante ni el peso ni la resistencia mecánica.

Mezclaremos el poliéster con el reactivo o endurecedor, que entre los profesionales recibe el nombre de MEC, y no es que sea una broma, sino que su nombre químico contiene estas iniciales.
La proporción correcta suele ser alrededor de treinta a uno.

Removemos la mezcla para que sea del todo uniforme, colocaremos el contramolde boca abajo sobre una superficie plana y lo cubriremos con un mínimo de cuatro capas de fibra y poliéster.

Es importante tener en cuenta la temperatura ambiente, en verano a pleno sol es posible que la resina se nos endurezca en el recipiente en pocos minutos, mucho antes de haber podido aplicarla. En cambio en invierno puede tardar muchas horas en secar. En los días especialmente fríos, se puede acelerar la reacción calentándola con un secador de pelo.
Es conveniente terminar el contorno del molde con unas pestañas o aletas dirigidas hacia fuera (ver detalle de la Fig. 4) en donde sujetaremos un borde de madera que servira para dar al casco definitivo el soporte horizontal donde pegaremos más tarde la cubierta.

Fig. 4 - Molde y pestañas superiores




Una vez endurecido el conjunto procederemos a separarlo del contramolde. Si tenemos suerte conseguiremos una superficie interior fina y reluciente, pero lo más normal es que tengamos que dar masilla para eliminar algunas pequeñas imperfecciones en la superficie del material.
Para ello limpiaremos el interior del molde con un trapito empapado de acetona, asegurándonos de eliminar todos los restos de cera que hubieran quedado adheridos, y después aplicaremos masilla Rocadur de dos componentes que lijaremos cuantas veces sean necesarias hasta conseguir un acabado impecable.

De más cerca a más lejos: el molde del ONA, el primer casco realizado en MAT 300 y el molde de la cubierta




El molde ya está listo, pero si tenemos la intención de sacar muchas copias a partir del mismo, es mejor aplicar dos finas capas de GEL COAT, que una vez lijado resultarán un acabado duro y brillante, eliminando la tendencia que tiene el Rocadur a erosionarse con cada nueva aplicación.

Si éste es nuestro deseo podemos obtener GEL COAT del color que queramos, para ello utilizaremos tinte para pinturas del tipo VALCRHOME que se puede conseguir en cualquier droguería.

A partir de aquí todo será coser y cantar, sólo faltará repetir para cada copia los mismos pasos que hemos dado para confeccionar el molde.
1) Dar tres capas de cera
2) Aplicar dos capas de Gel Coat del color elegido
3) Aplicar fibra de vidrio y poliéster
4) Esperar a que endurezca y extraer el casco acabado

Con una temperatura ambiente templada y aplicando calor exterior se puede comenzar un casco y extraerlo del molde en dos horas, aunque el poliéster estará aún algo tierno y tardará varios días en alcanzar la dureza definitiva.

Todo esto puede parecer complicado para el profano, pero en realidad es extremadamente fácil y basta con verlo una sola vez para poder reproducir el proceso y conseguir resultados dignos de un acabado casi profesional.

En mi caso pude fabricar cinco cascos en una semana trabajando en los ratos libres. Tres de ellos construidos con dos capas de MAT 300 quedaron muy rígidos, con un peso de 1,1 kilogramos.
Para los dos restantes utilicé dos capas de ROVIG 150, con pesos de 690 y 480 gramos respectivamente, lo cual queda a años luz de los pesos del Hispaniola y ya no difiere demasiado de los modelos de competición.

Las cubiertas fueron construidas utilizando el mismo sistema, dándoles una forma algo abombada para mejorar su consistencia frente a la torsión y fabricando el molde correspondiente. También utilicé dos capas de fibra y arrojaron un peso final de 440 gramos para el MAT y 200 gramos para el ROVIG

Fig. 5 - Casco y cubierta del ONA, cuadernas maestras desde proa hasta el centro




Fig. 6 - Casco y cubierta del ONA, cuadernas maestras desde el centro hasta popa




Continuará...

PROYECTO ONA, VELERO AVANZADO DE RADIOCONTROL

Parte III - ORZA, BULBO Y TIMÓN

La orza tiene una función primordial en un velero; la de evitar que sea arrastrado hacia sotavento por la acción del viento sobre las velas. Este arrastre es máximo en ceñida y va disminuyendo hacia el través, anulándose completamente al navegar en popa.

La orza actúa de igual manera que el ala de un avión. Al cortar los filetes de agua en un pequeño ángulo de ataque produce una "sustentación" lateral que empuja al velero hacia barlovento.
La Fig. 6, muestra su acción. El componente total lo llamaremos "FT" y puede descomponerse en dos fuerzas complementarias. El vector "S" es perpenticular a la dirección del avance y nos compensa el abatimiento, dejándolo reducido a un valor que ronda los cinco grados en un velero normal. La fuerza "R" es la resistencia que provoca una disminución de la velocidad. Por lo tanto, la mejor orza será aquella que genere un valor máximo de "S" y mínimo de "R".


Fig. 6 - Orza y fuerzas que actúan sobre ella




Algunos veleros de antiguo diseño no llevan orza. En este caso es el mismo casco que hace esta función, con la ventaja adicional de mantener una buena estabilidad de rumbo. Pero esto se paga con una mayor resistencia al avance que disminuye la velocidad y el ángulo de ceñida. Esta forma de casco sólo resulta interesante para largas travesías oceánicas en las que ambos factores pueden considerarse secundarios.


La OBRA VIVA de un buque, o sea su parte sumergida tiene una cierta ÁREA LATERAL cuya importancia es trascendental a la hora de diseñar una orza, puesto que esta área lateral también colabora a compensar el abatimiento pero a costa de una resistencia mucho más alta. Por lo tanto, en un velero de regatas se debe intentar reducirla al mínimo y aumentar en cambio la superficie de la orza que realiza el mismo trabajo con mucha más efectividad.


Fig. 7 - Formas de pantoque y tamaño de orza




En la figura 7 los tres buques tienen igual área lateral, pero la RESISTENCIA LATERAL y por lo tanto la "sustentación" será diferente en cada caso. En 1 es mayor que en 2 y ésta a su vez mayor que en 3. Por lo tanto el buque 1 podrá llevar una orza de menor superficie que el 3 aunque este último tendrá sin duda mejores características de ceñida y velocidad.
Muchos regatistas dicen que las carenas de PANTOQUE VIVO (la 1 y la 2) ciñen mejor que las redondas ( 3 ), pero con estas opiniones sólo demuestran su absoluta ignorancia de las leyes de la hidrodinámica. Este fenómeno sólo se daría en el caso que por un fallo en el diseño se hubiera equipado el tercer casco con una orza insuficiente para su tamaño y velocidad, error que debería corregirse en vez de hacer caso a opiniones personales totalmente faltas de objetividad.

Hasta ahora he hablado de la superficie de la orza pero no de su ALARGAMIENTO. Ésta puede ser corta y de bajo calado o estrecha y profunda. En un buque de regatas debe parecerse lo mas posible a este último caso, puesto que a igual superficie posee un mayor rendimiento y facilita virajes más rápidos con un golpe de timón. De todas formas esta tendencia tiene ciertos límites puesto que al aumentar la longitud se crean importantes problemas de rigidez y al estar mas bajo el punto en donde actúa la fuerza R, se pueden crear un par de cabeceo que con viento fuerte y alta velocidad acabe hundiendo la proa en el agua.
En los veleros de radiocontrol de la clase "M", las medidas de profundidad de la orza suelen variar entre cuarenta y setenta centímetros, dependiendo de la forma del casco, el peso del lastre de plomo, la altura del aparejo y el viento reinante en el momento de la regata.

Una vez hemos definido la superficie y longitud de la orza, voy a hablar sobre varios tópicos y malentendidos que normalmente circulan de boca en boca en los escenarios de regatas. Unos echan la orza hacia atrás, otros hacia adelante y otros totalmente recta. Los hay quienes alaban las formas trapezoidales o elípticas, y esto porque aún no se ha puesto de moda el diente de sierra o la forma de cimitarra oriental.

Cuando alguien gana una regata y comienza a cantar las excelencias más o menos exageradas de este apéndice, suele provocar una sensación de intranquilidad en los demás, que no van a tardar mucho en correr al carpintero de la esquina para que les corte un nuevo trozo de contrachapado con el que emular las hazañas del campeón.


Fig. 8 - Seis tipos de orza




En la fig 8 se muestran algunas de las orzas más habituales que podemos observar en las regatas. De ellas, la mejor es sin duda la primera, totalmente recta y vertical, aunque no hay problema en adoptar la número 2 para trimar el velero con la posición del centro velico, o para desplazar el bulbo de plomo y poder variar a voluntad el asiento de al embarcación. La forma número seis tampoco es mala puesto que al tener una cuerda reducida en los extremos, en teoría causará menos remolinos, pero esta orza es difícil de construir y puede dar problemas de rigidez en sus partes extremas que para más "inri" son las que soportan los mayores esfuerzos de flexión.

El resto también funcionarán, naturalmente, pero también lo haría una paleta de ping-pong colocada en su lugar, la diferencia está cuando observamos como un velero teoricamente igual al nuestro se nos escapa en la ceñida sin que podamos hacer nada por evitarlo.

Un punto conflictivo y bastante importante son las uniones de la orza con el casco y con el bulbo, y no me refiero a la unión mecánica en sí, sino al brusco cambio de forma que es el causante de importantes turbulencias. Para evitarlo se utilizan las formas denominadas RÁCORES DE KARMAN que tienen la misión de adaptar las dos superficies eliminando los ángulos bruscos entre ellas. Con una orza recta y rácores de este tipo se consiguen mejores resultados que utilizando una orza de planta elíptica (número 6) que pese a su rendimiento también posee los inconvenientes reseñados anteriormente.


Fig. 9 - Rácores de Karman




El siguiente factor a considerar es la sección de la orza, puesto que ésta tiene que cortar el agua con la mayor limpieza posible, sin causar remolinos que nos aumenten la resistencia al nuestro avance. Cuántas veces he visto auténticas "tablas" utilizadas como orza, o que en el mejor de los casos han sido afinadas delante y detrás. Un velero equipado con estos engendros raramente irá por delante de otro bien construido. La efectividad "lateral" de una orza plana es solo del 80% de una aerodinámica de igual tamaño y su resistencia al avance puede llegar ha ser tres veces mayor.


Fig. 10 - Cuatro tipos de sección de orza




Para el ONA he construido dos orzas de perfil aerodinámico:

A (50) 37 x 10 cm. con una superficie de 370 cm cuadrados
B (71) 58 x 7.5 cm. con una superficie de 435 cm cuadrados

El procedimiento para confeccionarlas es el siguiente:

1) Una vez definidas las medidas, se dibuja sobre un tablero impermeable o madera de balsa, de 10 mm. de grosor. Teniendo en cuenta las vetas exteriores de la madera para que coincidan en sentido longitudinal, esto mejora la resistencia a la flexión.

2) Una vez cortada procederemos a darle la forma aerodinámica. Es difícil que el perfil coincida exactamente con el Gottingen 444, pero conseguiremos casi los mismos resultados si procuramos no alejarnos mucho de él.
Yo utilizo un truco para conseguir unos perfiles aceptables. El sistema consiste en dibujar sobre la madera tres rayas longitudinales situadas al 20% , 40% y 65% de la cuerda total para el caso del Gottingen 444, y al 15%, 33%, 55% para el Junkers K-47. Con un cepillo de carpintero o una raspa, voy eliminando el material sobrante para que me quede como la Fig 11, y después utilizo una lijadora orbital para igualar las superficies.


Fig. 11 - Formas de confeccionar el perfil




Para la construcción de mi orza no utilicé‚ contrachapado sino madera de balsa de baja densidad, consiguiendo un ahorro de peso de 200 gramos sólo en este componente.
Es un error pensar que su peso importa poco por la sencilla razón de estar sumergido. Cualquier ganancia que consigamos es un grano de arena que contribuirá a que nuestro velero navegue más adrizado, en todo caso si falta peso total, este debe añadirse al bulbo de plomo, donde contribuye al par de adrizamiento, no en el resto del casco y arboladura en donde solo favorece la escora.

3) Si el material elegido es la madera de balsa, tanto en la parte superior como en la inferior será necesario añadir refuerzos de contrachapado para sujetar los tornillos de fijación al casco y al bulbo de plomo. Dichos refuerzos tendrán el mismo perfil que el resto y estarán pegados con ARALDIT. Para la sujeción con el casco, una vez acabado este proceso, efectuaremos un corte en forma de "T" invertida en la parte superior, en donde irá encastrado y pegado con ARALDIT un tornillo de acero inoxidable de 4 mm de diámetro, con la rosca hacia arriba. Este tornillo, una vez insertada la orza en su caja, sobresaldrá como un espárrago sobre la cubierta, donde se sujetará mediante una palomilla.
Un consejo importante: nunca utilizar tornillos de latón para esta función, puesto que el día menos pensado acabará rompiéndose, lo cual provocará la pérdida de la orza al hundirse hasta el fondo y naturalmente el vuelco de la embarcación.

La sujeción del bulbo plantea problemas distintos, puesto que a más del esfuerzo de flexión aparece el de torsión. Yo lo sujeto con dos espárragos de acero inoxidable que atraviesan el bulbo hasta enroscarse en dos tuercas encastradas en la parte baja de la orza.
Otro sistema consiste en efectuar un corte rectangular en el bulbo para que pueda encajarse la orza en su interior, después se hace firme con dos pasadores laterales. Este procedimiento tiene el inconveniente de que el bulbo pierde bastante peso, por lo que deberemos darle mayores medidas que provocarán un incremento de la resistencia.


Fig. 12 - Sujeciones de la orza y del bulbo




Una vez acabadas las sujeciones procederemos con el revestimiento. La madera por si sola no tiene suficiente resistencia para aguantar las enormes tensiones que se producen con la escora. Como dato informativo diré que una orza de 60 cm. de longitud libre, 1 cm. de grosor y un bulbo de 3,5 Kg. puede llegar a soportar tensiones de flexión de 217 Kg en las cercanías de la caja de orza.

Para el revestimiento utilizaremos exclusivamente tejido ROVIG, puesto que por la especial disposición de sus fibras es el que mejor se adapta a esta función.
La orza de 50 cm. la reforcé con tres capas paralelas entre sí, pero la de 70 cm. estaba sujeta a un esfuerzo adicional de torsión a causa de la posición atrasada del bulbo.

La solución consistió en dar cinco capas de ROVIG, la primera, tercera y quinta en sentido longitudinal y la segunda y cuarta con la trama inclinada 45 grados respecto a las anteriores.


Fig. 13 - Tramas de fibra: longitudinal e inclinada




La orza acabada y con el bulbo de plomo sujeto en su parte baja. En concreto, corresponde al segundo modelo de orza que realicé, de 70 cm. de longitud




El bulbo es otra pieza importante. Los primeros veleros del tipo Hispaniola que pude ver, los portaban curiosísimos. Como un enorme huevo de fibra de vidrio relleno con perdigones, o una especie de cruce entre una plomada de albañil y un misil estratosférico. En general nada que tuviera una forma prometedora. Para solucionar el problema acudí nuevamente a mis fuentes de información, que en este caso encontré abundante y precisa en el "MANUAL DEL CONSTRUCTOR DE MAQUINAS", un volumen alemán del año 1941, que pese a su antigüedad no tiene desperdicio.

Partiendo de los datos analizados diseñé un bulbo de forma aerodinámica con un alargamiento (relación entre la longitud y el diámetro) que rondaba el factor 5, el cual posee el mayor volumen con la mínima resistencia al avance.
En este caso no utilicé un perfil tan fino como el Gottingen 444 puesto que no precisaba ningún empuje lateral, solamente concentrar el peso en plomo en el mínimo volumen posible, sin que interfiriera en gran manera el avance de la embarcación.

Un problema importante fue el de relacionar las medidas del bulbo con su peso. Para ello no encontré ninguna fórmula que pudiera ayudarme, y por lo tanto tuve que desarrollarla.
Al ser una figura bastante irregular era difícil hallar su volumen. La solución consistió en descomponerla en cincuenta discos rectangulares que sí eran fácilmente medibles, y despreciando el error producido por el "escalón" de diámetros pude obtener resultados de una precisión aceptable.


Fig. 14 - Perfil del bulbo y relación de diámetro, longitud y peso




De todas formas, el error final en el peso puede oscilar alrededor del 15%. Ello es debido a que el plomo industrial que encontraremos en una chatarrería, contendrá proporciones variables de estaño, cuya densidad es de 7,2 en vez de 11,4 indicado para el plomo. Otro factor de error consiste en la misma dilatación del metal, puesto que el plomo liquido, al dilatarse, baja su densidad hasta 10.6, un 9% menos que en su estado sólido.

Sin duda conseguiríamos mejores resultados utilizando uranio empobrecido, oro o platino, puesto que sus densidades son respectivamente 19.05, 19.3 y 21.4 g/cm3. El uranio tiene un precio que ronda los 70 dólares el kg, pero es difícil de encontrar, y en cuanto al oro o al platino, no creo que nadie esté dispuesto a arruinar su economía por un simple hobby, por muy apasionante que pueda parecer.

Márgenes aparte, con mi fórmula Peso= 24,7 x el diámetro elevado al cubo, y sabiendo que la longitud era 5 veces el diámetro, ya tenía una cierta referencia de las medidas a utilizar. El siguiente paso fue confeccionar un bulbo de madera de pino que sirviera como contramolde para fundir la pieza definitiva.
Para dar la forma correcta utilicé de nuevo el sistema de las marcas al 15%, 33% y 55% de la cuerda total, lo afiné con una raspa y lo lijé hasta conseguir la forma adecuada.

A partir de aquí intenté confeccionar un molde de yeso, pero fue un auténtico fracaso. El resultado no tenía ni la más mínima consistencia y se desintegraba con sólo tocarlo con los dedos. Consulté a varios expertos en el tema y unos me dijeron que había que "matar" el yeso con una cierta cantidad de agua arrojada en forma muy precisa sobre la masa. Para otros no había que hacerlo así sino todo lo contrario, echando el yeso sobre el agua. Lo intenté de ambas maneras y sólo conseguí reproducir lo que debía parecer un ritual pagano de ofrecimiento a los dioses.
Por fin alguien me dijo que no debía utilizar yeso sino escayola, esperar varios días a que se secara antes de cortarlo, y calentarlo en un horno cada vez que se quisiera utilizar. O esto, o la alternativa de acudir a un profesional de la fundición que me solucionase el problema.

Todo ello lo vi muy complicado. Nunca he sido de los que tardan dos años en construir una maqueta, no tengo paciencia para ello. Mi trabajo tiene que rendir sin perder excesiva precisión. Creo que en este aspecto he conseguido un cierto compromiso entre acabado, eficiencia y tiempo invertido. Por otra parte me horroriza el tener que depender de ciertos profesionales, puesto que la mayoría representan la informalidad personificada, aparte de ciertos casos increíbles de incompetencia que prefiero no recordar.

En vista de todo ello me puse a pensar y encontré lo que denomino el "MOLDE INSTANTÁNEO". Éste consiste en cubrir el contramolde de madera con papel de aluminio doméstico e incrustrarlo en una maceta llena de tierra de jardín o arena. Después, con cuidado se extrae el contramolde y queda un bonito hueco para rellenar con el metal fundido. Naturalmente una forma como la del bulbo tiene que hacerse en dos partes puesto que el molde conseguido no es "cerrado" sino que está dispuesto como la Fig.15.

Fig. 15 - Molde "instantáneo" para la confección del bulbo y procedimiento de fundición




Con este sistema fundí varios bulbos de plomo de un peso aproximado de 3,5 Kg. en menos de media hora. Después soldé‚ las dos piezas con un equipo de autógena, igualé la forma con una raspa y lo cubrí con una capa de masilla AKEMI de dos componentes que aumentó la dureza de la superficie.


Bulbo de plomo semejante los que fundí. Éste lleva el sistema de sujeción por ranura




La masilla AKEMI tiene la propiedad de contener finísimos hilos de fibra de vidrio en su interior, por esta causa es mucho más fuerte que su hermana ROCADUR y no se agrieta ni se desprende del plomo al más mínimo golpe.
Esta capa es totalmente necesaria, puesto que el plomo es tan maleable que no sujeta bien la pintura y al poco tiempo presenta un aspecto lamentable, con una superficie erosionada por rayas y pequeñas incrustaciones.

En este punto realicé una pausa en la construcción del ONA y me dediqué, a confeccionar unos diagramas de estabilidad y par de adrizamiento.
Estos datos los calculé a partir de sencillas fórmulas sobre la palanca que como todos saben se remonta al tiempo de Arquímedes y no tienen ningún secreto especial.
El primer diagrama (Fig. 17-1) muestra el par de adrizamiento provocado por diferentes orzas, diferentes lastres y su variación con la escora del barco. Los datos obtenidos por este sistema no son del todo fiables, puesto que en ellos no interviene la estabilidad propia del casco por desplazamiento del centro de flotación, que puede llegar a ser importante en caso de veleros de manga generosa y carena bastante plana. Sin embargo, al ser el ONA de carena redondeada no creo que los resultados calculados se aparten mucho de la realidad.

El siguiente grafico, (Fig 17-2), es independiente de la forma y desplazamiento del casco mientras ambos factores se mantengan iguales en las dos medidas y muestra una relación de escoras. En el eje "Y" están anotados los ángulos de escora obtenidos utilizando una orza de 50 cm. y el eje "X" nos dice la escora que provocarían las mismas condiciones de navegación en el caso de cambiar esta orza por otra de 70 cm. de longitud. Como podemos observar, para ángulos pequeños la diferencia es mínima, pero ésta crece de forma exponencial al aumentar la escora, consiguiendo ganancias de hasta cuarenta grados en el caso de que el palo llegue a la horizontal.
En otras palabras, mientras que una racha de viento nos puede provocar una escora de 90 grados con una orza de 50 cm, la misma racha sólo provocará una escora de 50 grados en el caso de equipar el velero con una orza de 70 cm. La diferencia es enorme y representa perder el control en el primer caso y mantener una buena estabilidad de rumbo en el segundo.

El siguiente diagrama (Fig. 17-3), es una derivada de los valores anteriores y representa la diferencia o ganancia de estabilidad que conseguimos al cambiar la orza.


Fig. 17 - Curvas de par de adrizamiento y de estabilidad para el casco del ONA




Perforar el bulbo con dos agujeros de 5 mm. para los espárragos de sujeción, fue un proceso laborioso, puesto que las brocas tenían tendencia a embotarse con las virutas de plomo y quedaban fuertemente bloqueadas. Para hacerlo correctamente lo mejor es utilizar un taladro con reductora o regulador de velocidad de par constante, procediendo a las mínimas revoluciones posibles, comprobando constantemente la perpenticularidad y que los agujeros de salida coincidan con la distancia de las tuercas incrustadas en el refuerzo de la orza.
Después de esto le tocó el turno al timón. Este debe tener casi las mismas características que la orza, forma recta o mejor ligeramente trapezoidal para disminuir la influencia del VÓRTICE MARGINAL y un perfil lo mas semejante posible al Gottingen 444, de mínima resistencia y máximo empuje lateral.

El vórtice marginal es un torbellino que se produce en los extremos de las superficies sustentadoras, como alas, orzas o timones, y la resistencia causada por su acción puede alcanzar un 10% del total. El caso de nuestra orza es distinto, porque está acabada con un bulbo que elimina la perturbació pero en el timón no existe tal apéndice.

Existen varios sistemas para reducir su influencia, como sería adoptar "winglets" como las alas de ciertos aviones, o colocar "aletas" como las orzas de la Copa América, pero el sistema más sencillo es disminuir la cuerda en un cierto porcentaje a medida que nos acercamos al extremo. Este porcentaje no está muy claro y puede rondar sobre el 40% como máximo. En todo caso es un valor experimental que podrá variar con las dimensiones del timón y el tipo de perfil utilizado.


Fig. 18 - Vórtice marginal y forma de eliminarlo




El timón debe tener la mínima superficie posible, aunque este es un dato difícil de decidir puesto que unas ciertas medidas adecuadas para un barco bien equilibrado y con vientos medios, puede volverse claramente insuficiente con vientos duros en los momentos de poca arrancada y ser excesivo pocos instantes después, al navegar a la máxima velocidad.

Yo prefiero disponer siempre de una generosa superficie de gobierno, puesto que el pequeño perjuicio que pueda causar el incremento de resistencia se ve compensado con creces por la facilidad y rapidez de la maniobra, pudiendo compensar el rumbo con escoras importantes y evitando las temidas orzadas que nos dejan el barco atravesado al rumbo, proa al viento y completamente parado.
Otra de las situaciones en que se agradece llevar un timón sobredimensionado es al transluchar con vientos duros, puesto que en ocasiones, con el foque y la mayor situadas a sotavento puede ser totalmente imposible completar la maniobra.

Para la construcción del timón utilicé tablero impermeable de 5 mm. de grosor, ya que su tamaño no justifica complicarse la vida con balsa y fibra de vidrio. La forma aerodinámica adecuada se la di con el habitual sistema de las tres rayas verticales aplicado en la costrucción de la orza y el bulbo.

El primer timón que probé‚ tenia 4 x 20 cm. con una superficie de 80 cm. cuadrados y en las pruebas posteriores se demostró insuficiente. Más tarde lo sustituí por otro de mayores dimensiones ( 7 x 30 cm. y 210 cm2), lo que representa un 262% más, consiguiendo una increíble mejora en su comportamiento.

El timón no debe girar mucho, a lo sumo treinta grados puesto que a partir de este punto decrece la fuerza lateral y aumenta en gran medida la resistencia.

El timón debe estar compensado, esto es, que el eje de giro y su prolongación a lo largo de la pala está situado a una distancia aproximada de 1/3 de la cuerda total, dejando parte de la superficie a "proa" del eje. Esto compensa el esfuerzo mecánico que debe hacer el servo correspondiente, disminuyendo el consumo de corriente y aumentando la rapidez del giro.

El ciertos casos se pueden presentar fenómenos de oscilaciones a altas velocidades, esto es debido a que el centro de presión de la pala se desplaza hacia proa al incrementar el ángulo de ataque, el ángulo del timón se ve forzado a aumentar hasta llegar a un máximo y después invierte su movimiento. Este defecto se agrava al utilizar unas trasmisiones poco rígidas entre el servo y el eje del timón, y puede solucionarse construyendo una nueva pala el la que el eje de giro esté situado más hacia proa, por ejemplo un 20% de la cuerda en vez del 33% habitual.

La flexión del eje del timón puede llegar a ser importante en maniobras bruscas y más aún por golpes fortuitos durante el transporte del velero, por este motivo utilicé‚ varilla de CUERDA de PIANO de 4 mm. de diámetro, que es un tipo de acero extremadamente fuerte y resistente. NUNCA utilizar cobre o latón para esta función, incluso el acero inoxidable de diámetró inferior a 5 mm. es totalmente desaconsejable.

Fig. 19 - Curvas de acción y compensación del timón




Las curvas de la parte superior, con origen en el punto "C", representan la resistencia que el timón ofrece al giro para diferentes posiciones del eje respecto a al cuerda máxima.

La curva (1) representa un timón sin compensar, con el eje de giro en el borde de ataque.
La curva (2) representa la compensación óptima, en la que el servo efectúa el mínimo trabajo mecánico.
La curva (3) es la de un timón sobrecompensado, que causará oscilaciones, inestabilidad y brusquedad en el rumbo del velero.
Las curvas de la parte inferior nos muestran la acción de giro del timón (4) y su resistencia al avance (5), la cual aumenta de forma desproporcionada cuando el ángulo de ataque respecto al agua es superior a 30 grados.

Continuará...

toda una leccion de diseño

saludos

Hola:
Quiero... espero... deseo de todo corazón, que este post continúe.
¡Vaya ejemplo de colaboración!. Realmente, una magnífica lección de diseño.
He visto varias cosillas que desconocía (bah, desconozco CASI TODO de la vela RC), y lo que mas me ha llamado la atención, es el tema de los racores de Karman... muy interesante...
Voy a seguirlo con muchísimo interes. Gracias, Anilandro.-

Hola Sukoi y Nauti-tucu. Gracias por vuestras palabras. Éste es un proyecto algo antiguo, pero tanto las bases teóricas como los métodos constructivos no han variado demasiado en este tiempo y considero que puede ser de interés para quien se inicie en este apasionante mundo de barcos a vela radiocontrolados. En total serán 7 apartados que iré colgando en los próximos días. Naturalmente, si hay dudas adicionales sobre cualquier aspecto del tema, estoy a vuestra disposición.

Un saludo

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PROYECTO ONA, VELERO AVANZADO DE RADIOCONTROL

Parte IV - CAJA DE ORZA, REFUERZOS INTERIORES Y MONTAJE

La orza puede ir fijada de forma permanentemente a la carena, como en el caso del Cormorán, pero no es lo habitual, ya que es mucho más interesante poder cambiarla según la fuerza del viento, o modificar su inclinación proa/popa para ajustar la relación del centro de resistencia lateral con la posición de las velas. Por otra parte una prolongación de 70 centímetros rígida y perpenticular al casco, con un peso de tres o cuatro kilos en su extremo no facilita demasiado el transporte del velero.

En la mayoría de los casos, el casco dispone de un encastre llamado CAJA DE ORZA que sujeta la parte superior de la orza y que absorbe los esfuerzos mecánicos que se producen con la escora. Esta parte de la estructura debe estar preparada para soportar fuertes tensiones, sólo los efectos estáticos pueden llegar a 20 ó 30 Kg, que se multiplicarán con facilidad por el efecto de las olas y vientos racheados.

Fabricar la caja de orza es muy fácil, (Fig. 20-A). Se cubre la parte superior de la orza con varias capas de papel satinado procurando que no exista juego lateral (1 y 2), pero si es importante dar un poco de holgura longitudinal, esto permitir inclinar la orza en sentido proa-popa para ajustar el equilibrio vélico.
Una vez encerado el papel con desmoldeante, se cubre con fibra de vidrio y poliéster (3 y 4).

Para el estratificado de esta pieza utilicé cuatro capas de ROVIG 150 , tomando especial precaución de eliminar todos los poros que una vez acabado el montaje darían lugar a pequeñas vías de agua de difícil reparación.
Al endurecerse el poliéster se extrae la caja con cuidado, se recorta el borde inferior para que quede plano y se pueda adaptar sin holguras al fondo del casco.

El siguiente paso es averiguar en que punto de la linea de CRUJÍA vamos a colocar la caja de orza. Para ello es necesario efectuar un pequeño experimento.
Recogemos los bártulos, nos vamos al estanque más próximo y una vez allí depositamos el casco en el agua. En su interior iremos colocando en sus posiciones respectivas todos los pesos importantes que puedan afectar al ASIENTO de la embarcación, o lo que es lo mismo, a la diferencia de calados de proa y popa.

En mi caso coloqué un peso de 500 g. correspondiente al mástil y las velas, y naturalmente el bulbo de plomo de 3,5 Kg. que es sin duda el que decide el trimado final (Fig 20-B).

Comprobé varias posiciones para el bulbo hasta dar con la correcta, la popa con su espejo a ras de agua y la proa con una ligera elevación de 1 cm. sobre la misma.

Marqué la posición del bulbo y de regreso taladré en este punto el agujero para la orza. Coloqué en su interior la caja de orza y después de comprobar su perfecta perpenticularidad la pegué al casco con poliéster, reforzando la unión con cinco tiras de ROVIG de 3 cm. de anchura (Fig. 20-C).

Fig. 20 - Fabricación, centrado y fijación de la caja de orza




En el caso de que el velero fuera bastante rígido, con un espesor de fibra de 3 o 4 milímetros, la caja de orza quedaría unida al casco por su base y pegada a la cubierta en su parte alta. Pero en el prototipo ONA más ligero (sólo 0.5 mm. de pared ), esto no es suficiente. Por lo tanto dispuse tres cuadernas para reforzar todo el conjunto central y poder resistir con un cierto margen de seguridad las fuerzas que se generan al navegar.
Las tres cuadernas (perforadas en su parte central para ahorrar peso)(Fig. 21-A), las construí en madera de balsa de 5 mm. y las cubrí con una capa de ROVIG que las unió firmemente al casco.

Delante de la caja de orza coloqué un listón de pino que llegaba hasta la proa y que además de servir como base central para la cubierta también sujeta los enganches para el estay y el carril inferior del foque. Este mismo listón está reforzado con un puntal de balsa de 10 mm. en la zona de apoyo del mástil, puesto que las fuertes tensiones de compresión creadas por la jarcia, nos hundirían la cubierta con toda seguridad.

Fig. 21 - Puntal del mástil, refuerzos y eje del timón




También coloqué dos refuerzos laterales donde atornillar los cadenotes de obenques y obenquillos. Y dispuse a popa, un puntal de madera de pino atravesado por un tubo de latón de 4,2 mm. que serviría de guía para el eje del timón (Fig 21-B).

El siguiente paso es pegar la cubierta. Para ello se mezcla una parte de poliéster con su correspondiente reactivo por cuatro partes de polvos de talco, formando una masilla con la que pegaremos la cubierta al casco. Es importante asegurar que la unión de las dos superficies y de estas con los refuerzos interiores, sea perfecta. Puesto que cualquier deficiencia podría causar una rotura estructural que pondría en peligro la flotabilidad de la embarcación.

En las zonas en donde el contacto es de fibra con madera es mejor utilizar pegamento epoxi tipo ARALDIT, puesto que la unión del poliéster con la madera deja mucho que desear.

Continuará...

PROYECTO ONA, VELERO AVANZADO DE RADIOCONTROL

Parte V - ALGUNAS IDEAS SOBRE VELAS Y MÁSTILES

La vela es el motor que extrae la energía del viento para impulsar nuestra embarcación, por lo tanto su función es primordial en un velero y de su ajuste y correcta disposición depender el resultado final de la regata.

Cada vela tiene sus propias características y, como veremos más tarde, debe estar adaptada al tipo de jarcia y sobre todo a la rigidez del mástil que la va a portar. Algunos tipos de velas están estudiados para mástiles ligeros y flexibles que absorben el bolso al arreciar el viento, en cambio otras exigen una total rigidez, so pena de convertirse en vulgares trapos arrugados.

Para entender su funcionamiento es necesario acudir de nuevo a un diagrama de fuerzas, casi el mismo que vimos para demostrar el funcionamiento de la orza o que también se utilizaría en aviación para explicar la sustentación de las alas de un aeroplano.

Fig. 22 - Diagrama de fuerza vélica




Observemos la Fig.22, en ella se ve como las corrientes de aire al rozar la cara de sotavento de la vela, son desviadas por la forma convexa de ésta, aumentando la velocidad y disminuyendo la presión. Esto provoca una serie de fuerzas que arrastran la vela hacia sotavento.

Estas fuerzas pueden considerarse reunidas en una sola, que llamaremos "FT", aplicada en un punto al que nos referiremos como CENTRO VÉLICO.
A su vez, ésta puede descomponerse en otras dos: una paralela a la linea proa-popa del buque llamada "P" o FUERZA DE PROPULSION y otra perpenticular a la misma ("S") que provoca el ABATIMIENTO y la ESCORA, esta última es mínima al navegar en popa y máxima en la ceñida, siendo necesario compensarla para el buen gobierno de la embarcación.

De los estudios aerodinámicos se desprende que la vela no funciona por sobrepresión, esto es, por el viento que incide sobre su cara de barlovento, sino que lo hace en su mayor parte por "succión", a causa del vacío que se produce en la cara de sotavento.

La escora se disminuye aumentando la manga y bajando el centro de gravedad mediante un lastre colocado en la parte baja del barco y el abatimiento se anula, como ya expliqué, con la quilla o la orza que al cortar el agua en un pequeño ángulo produce una fuerza lateral contraria al abatimiento.


Ya sabemos lo que son las velas, todos nosotros las hemos visto multitud de veces, pero muy pocos podrían decir cual es la mejor para un cierto tipo de embarcación.
En este aspecto resumiremos nuestro análisis a dos únicos tipos de vela, puesto que son los mas adecuados para veleros de radiocontrol: la CANGREJA y la MARCONI.

Fig. 23 - Curvas polares comparativas entre la vela CANGREJA y la MARCONI




Observemos el diagrama superior. En él se pueden ver dos curvas que representan la relación de fuerzas de "SUSTENTACION y RESISTENCIA" para una vela cangreja y una marconi de la misma superficie.

En ella observamos que la vela cangreja da una mayor fuerza total pero lo hace a un ángulo de ataque de 38 grados, en cambio la marconi consigue el máximo a 22 grados. Otro dato interesante es que el pico de fuerza de la cangreja es muy puntiagudo y se mantiene en un estrecho margen de ángulos, en cambio la marconi desarrolla casi la misma fuerza total en un sector mucho más amplio.
Traduciendo estos datos a algo práctico diremos que una marconi ciñe mucho mejor y es menos sensible al cambio de la dirección del viento. En cambio la cangreja da más velocidad en traveses y largos pero exige un constante trabajo de escotas para mantener el rendimiento en márgenes aceptables.

Yo opino que las regatas se ganan en la ceñida. Ahí es donde se consiguen unas mayores diferencias en ángulo y velocidad. Un velero que ciña poco se ve obligado a dar más bordos para llegar a la boya correspondiente, recorriendo mucha más distancia y acumulando un retraso que raramente podrá recuperar en un largo o una empopada.
Por este motivo elegí un vela marconi, porque presenta una clara ventaja en la ceñida.

Ya sabemos que vela utilizar, pero ahora debemos definir las medidas de la misma, y la primera de ellas es la relación alto-ancho.

De la experiencias efectuadas por Eiffel en el túnel de viento se pueden extraer conclusiones interesantes. La primera es que una plancha cuadrada, o sea, relación 1/1 ancho-alto, es la que desarrolla la mayor presión. Pero esto lo hace con un ángulo de ataque de 38 grados.
En cambio la misma plancha en ángulos pequeños es muy inferior a otra cuya relación sea de 3/1. Por lo tanto está claro que si queremos conseguir una buena ceñida, nuestra vela deber ser más alta que ancha.

La proporción más favorable es la de 6/1, pero con muy poca diferencia sobre la 3/1, por lo tanto una proporción de 4/1 sería bastante interesante, y mucho más si tenemos en cuenta que una vela muy alta provocará más escora, que deberemos compensar con un lastre adicional.

En los barcos de radiocontrol existen dos factores más a tener en cuenta. El primero es el diámetro del palo.
Si disponemos de un palo relativamente grueso, de un diámetro superior a 1,5 cm., no es conveniente cortar la vela muy alta, puesto que la parte superior de la misma, al tener menos cuerda, se verá notablemente perturbada por la acción del viento sobre el mástil y su rendimiento será mediocre.
El segundo factor tiene que ver con el "gradiente" de viento sobre la superficie del mar. En efecto, la fuerza del viento puede ser bastante mayor a 2 metros de altura que a 20 cm. sobre el nivel del agua, por lo tanto la vela puede "trabajar" más en su parte alta.
En la práctica se utilizan relaciones alto/ancho de hasta 6/1 para los aparejos más estilizados, aptos para ventolinas, pero yo prefiero no apurar tanto la situación y cortar una vela con relación 4/1 y bastante alunamiento, esto favorece que el centro
vélico está situado a una altura razonable y me permite soportar rachas de viento que descontrolarían a otros aparejos más estilizados.

Ya hemos definido que forma debe tener nuestra vela, pero ¿Cómo debemos cortarla, y que bolso la vamos a dar ?.

El BOLSO es un elemento fundamental que define las características de la vela. Una vez más me guiaré por los resultados de las investigaciones del ingeniero Eiffel.

Comparando las diferentes velas, llega a la conclusión de que el bolso plano genera muy poca presión, sobre todo para ángulos hasta 20 grados y no es aconsejable en ninguna circunstancia.
La vela más favorable parece ser la de relación 1/7, pero esto sólo es válido para ángulos elevados, superiores a 20 grados, en cambio para ceñidas tiene una resistencia perjudicial bastante significativa. De todas formas esta vela se verá menos afectada por las turbulencias creadas por un mástil poco estilizado, que perturbaría notablemente a un bolso más plano.
La vela de relación es 1/13 nos da menos presión total pero en cambio tendrá unas buenas características de ceñida y poca resistencia, por lo tanto, a menos que utilicemos un mástil grueso, ésta será la mejor relación para nuestra vela.

La siguiente cuestión es ¿Dónde colocar este bolso?
En principio, el bolso debe ser más profundo en el tercio proel, a semejanza de un ala de avión pero los experimentos demuestran que esta disposición se ve muy afectada una vez más por la presencia del mástil, y aún en ausencia del mismo, como es el caso del foque no se tiene una apreciable ganancia salvo en una ligera disminución de la resistencia.
Por lo tanto no hay inconveniente en que el bolso está situado entre el tercio y la parte central de la vela, disposición que además facilita el corte y el trimado de la misma.

Centrémonos un poco sobre el fenómeno de perturbación del mástil, sería ideal que el borde de ataque de la vela fuera lo más fino y aerodinámico posible, de tal forma que entre ella y el mástil existiera una "CONTINUIDAD DE FORMA" que torciera las corrientes de aire en vez de romperlas y provocar turbulencias.

Las investigaciones de Manfret Curry en este sentido fueron comprobadas por el profesor Junkers en el tunel de viento de Dessau, los resultados fueron los siguientes.

Fig. 24 - Aerodinámica de velas, prof. Junkers, Dessau




Las tres primeras pruebas representan una típica vela marconi con la parte superior alabeada, esto es abierta hacia sotavento, como ocurre frecuentemente al llevar la contra poco tensada.

La curva 1 representa el modelo descrito, con una cierta separación entre el mástil y la vela.

La curva 2 es la misma vela pero cerrando con plastilina la endidura entre el mástil y la vela. En general, salvo una puntual disminución de presión en ángulos medios, representa una buena mejora sobre el rendimiento de la anterior.

En la curva 3, se igualó con plastilina las superficies de unión con el mástil, quedando una forma perfilada.
Los resultados fueron sorprendentes, con ganancias de presión de hasta un 30 % sobre los modelos anteriores.

Las pruebas 4, 5 y 6 son velas portadoras de los típicos defectos que observamos cada día, una excesivamente plana, otra con la baluma abierta hacia sotavento y la tercera con excesivo arco en su parte trasera. De ellas sólo esta última tiene unas
características modestamente aceptables.

La prueba 7 mantiene la misma forma de la 6 pero con un mástil aerodinámico. Este modelo consigue dar una presión del doble que una vela ordinaria.

La prueba 8 mantiene el perfil aerodinámico del mástil pero desplaza el bolso hacia el centro de la vela. Este es sin duda el modelo más conveniente, porque aunque da algo menos presión que el tipo 7, tiene la resistencia más baja de todas las velas
probadas.

Resumiendo los resultados podemos decir que la vela torsionada hacia sotavento pierde del 20 al 30 % de la presión, de aquí la tremenda importancia que una trapa potente puede tener en el rendimiento.
La sección del palo también es fundamental, utilizando el perfil cilíndrico de menor diámetro posible, o un lenticular con la adecuada forma aerodinámica y puntal giratorio, conseguiremos aumentar el rendimiento del 30 al 40 %, a la vez que la resistencia se reduce a la mitad.
Cuando una vela marconi sin foque es cazada con un gran ángulo de ataque respecto al viento, éste forma remolinos en la cara de sotavento. El fenómeno es debido a la imposibilidad de los "filetes" de aire, para doblarse repentinamente en un ángulo brusco y seguir manteniendo su régimen laminar.
Estos remolinos disminuyen la succión de la vela y por lo tanto su rendimiento total.

Para evitar este inconveniente se utiliza el foque, ya que canaliza las corrientes de aire en la mayor, reduciendo la formación de torbellinos. Este efecto es de tal magnitud que un velamen de 10 metros cuadrados compuesto por mayor y foque da la misma presión y menos resistencia que otro de 12 metros cuadrados con vela única.

Fig. 25 - Polares comparativas entre una mayor con foque y sin él




No todas las disposiciones del foque tienen la misma eficacia. Una cierta sobreposición del foque sobre la mayor causa un EFECTO DE CANAL e incrementa la succión de esta última, aunque esto es imposible de conseguir en nuestros veleros de radiocontrol, puesto que la botavara del foque impide que esta vela pueda sobreponerse a la mayor, ya que de otra forma no podría cambiar de banda al topar contra el mástil.
Por lo tanto, debemos conformarnos con un reducido EFECTO DE CANAL y mantener la ventaja de poder manejar ambas velas con la misma escota.

El trimado del bolso del foque y su abertura respecto a la mayor debe ser un arco de 1/13 y unos 10 grados de abertura. Si lo aplanamos y cerramos, disminuiremos parte de su acción sobre la mayor y si lo embolsamos y abrimos excesivamente, perderemos ángulo de ceñida.

El tamaño del foque es un tema peliagudo y sobre el que se han vertido ríos de tinta. Algunos barcos de vela ligera llevan un foque ridiculamente pequeño, casi testimonial, y muchos barcos de crucero equipan GÉNOVAS con una superficie doble de la vela mayor.
Para un velero de radiocontrol yo optaría por que el foque tuviera entre el 50 y el 75% de la superficie de la mayor. Ya sé que esto escapa de las normas que rigen la clase internacional "M", pero es que algunas de ellas son totalmente absurdas e inconsecuentes. Por ejemplo, no permite que la altura del foque sobrepase las 3/4 partes de la mayor, cuando lo mejor es que la influencia del foque actúe hasta el tope del mástil.

En estos aspectos lo mejor sería que la norma limitara exclusivamente la superficie vélica y que a partir de este punto cada diseñador obrara con absoluta libertad. Esto favorecería la evolución y evitaría anacronismos como el que en 1991 se siga discutiendo si se autorizan las velas con sables forzados, cuyo principio y ventajas ya describió Curry en 1930. O tortuosas reglas para veleros de tamaño normal como la IOR, que sólo consiguen que un velero actual sea más lento y menos aerodinámico que un diseño de 1950.

Anteriormente ya he explicado lo que es el centro vélico, el punto en donde se consideran reunidas todas las fuerzas que actúan sobre la vela. Este punto no es siempre el mismo ya que varía con la forma de la vela, su bolso y el ángulo de ataque con respecto al viento.

Fig. 26 - Cálculo gráfico del centro vélico




De todas formas, para simplificar los cálculos de diseño se considera que el centro vélico coincide con el centro GEOMÉTRICO de la vela y éste se puede hallar con un simple procedimiento gráfico que describo en la figura 26.

En primer lugar se dibuja a escala la forma de las velas y su disposición respecto al mástil, después se hallan los centros velicos individuales del foque y la mayor, trazando tres mediatrices desde cada vértice del triángulo hasta un punto situado a la mitad del lado opuesto. El punto de corte será el centro vélico individual.

Seguidamente, se unen estos con una recta y el centro vélico resultante estará sobre la misma, a una distancia del centro de la vela mayor inversamente proporcional a las superficies respectivas de ambas velas. Esta distancia la llamo "D" y se puede calcular fácilmente con la fórmula de la figura 26.

Este CENTRO VÉLICO TOTAL es un dato muy importante a tener en cuenta para una perfecta estabilidad de rumbo en la navegación, puesto que su posición debe coincidir en vertical con el centro de RESISTENCIA LATERAL del casco, que en un velero de orza casi siempre coincide con el centro de la misma. Si en centro vélico está más atrasado, el velero tendrá tendencia a ORZAR y si está adelantado, la tendencia será a CAER al viento.
En todo caso, con vientos medios y fuertes es aconsejable que exista una ligera tendencia a CAER, que se compensará con el efecto contrario producido por la escora. Para vientos débiles es aconsejable todo lo contrario, una pequeña tendencia a orzar que facilita la ceñida y el virar por avante en tal situación.

Para modificar la posición del centro vélico sólo existen dos posibilidades, cambiar la relación de superficies entre el foque y la mayor, o lo que es mucho más fácil, mover el mástil hacia proa para adelantarlo y en sentido contrario para retrasarlo.

Hoy en día las velas son en su totalidad de tejido sintético, el más extendido es el DRACON, aunque últimamente proliferan los materiales de alta tecnología como el KEVLAR y las láminas de MYLAR, de extraordinaria resistencia y mínimo peso.

Para los veleros de radiocontrol no es necesario hilar tan fino, puesto que las tensiones que se generan en la vela no son significativas, pero las modas son las modas y parece ser que nadie se atreve a presentarse en una regata de cierta categoría con las "anticuadas" velas de dracon.
Esto es algo totalmente injusto e infundado, si el velero del líder anda más no es por el tejido de las velas, sino principalmente por el buen trimado de las mismas, las características del resto de la embarcación y la experiencia del patrón.

Observado con una lupa, el tejido de dracon tiene una configuración clásica, esto es, un conjunto de hilos verticales rectos que reciben el nombre de TRAMA, entrelazados entre si por hilos horizontales ondulados que forman la URDIMBRE.
Esta configuración define las características de deformación de la tela, que puede estirarse fácilmente tensando en sentido horizontal o en diagonal, pero apenas lo hace en el vertical.

Fig. 27 - Trama y urdimbre




El tejido de la vela es inicialmente plano, pero a nosotros nos interesa que tenga cierto bolso y que una vez montada en el mástil no presente deformaciones apreciables.
Para conseguir esto hay varios sistemas y el mejor de ellos consiste en cortar la vela en varios trozos a los que daremos la forma adecuada, para que una vez cosidos adopten el bolso correcto.
En la Fig.28, podemos ver las diferentes "partes" de una vela mayor para montar con un palo flexible.

Fig. 28 - Partes de una vela y bolso conseguido




Cada vela debe estar estudiada para el tipo de mástil que va a portar. Un mástil rígido será adecuado para una vela con el gratil recto, y el bolso se dará únicamente por los cortes horizontales. En cambio un mástil flexible de regatas, exigirá una vela con el gratil abombado, de esta forma al arreciar el viento, el mástil flexará su parte central hacia proa y absorberá parte de la bolsa de la mayor, aplanando la vela y mejorando su rendimiento.

El dracon se fabrica en diferentes espesores, desde pocos gramos por metro cuadrado, hasta los 400 o 500 gramos, que se utilizan en velas de temporal.
Naturalmente, para fabricar las velas de radiocontrol se eligen los menores gramajes, desde 20 a 125 gramos por metro cuadrado.
En mi caso fue imposible disponer de este tejido, puesto que en mi isla no es fácil conseguir nada que se salga de lo normal.
Por todo ello, tuve que conformarme con tejido de 200 gramos, con una rigidez excesiva para el pequeño tamaño de la vela, problema que podía ser determinante en días de poco viento.

En un principio intenté dar forma al bolso de la vela por el procedimiento clásico de coser los diferentes trozos precortados, pero vi que no era buen camino a seguir. Entonces se me ocurrió la idea que denominé WING CONCEPT.

Este anglicismo rimbombante no encierra ningún misterio de alta tecnología, con él sólo describo un tipo de vela que aún no he visto surcar las aguas, una vela con gran similitud de forma con el ala de una aeronave.
Las velas clásicas no mantienen un arco uniforme a lo largo de toda su altura, a menudo son muy planas junto a la botavara y también en la parte alta del gratil.
Esta vela en cambio, tiene el gratil completamente recto y el bolso se mantiene uniforme y proporcional a la cuerda en cada punto de su altura. Para ello utilizo unos cabos que comprimen horizontalmente la vela desde el gratil hasta la mitad de los sables de refuerzo, actuando de forma parecida a como lo harían unas botavaras tipo Wisbone, pero sin el peso ni los inconvenientes de su inercia.

Este tipo de vela exige de por si un tejido relativamente grueso y la forma obtenida se acerca bastante a lo que podría considerarse ideal.

Estas velas también tienen sus inconvenientes. Con ventolinas muy débiles les cuesta cambiar el bolso de banda, y el mástil debe ser totalmente recto y de alta rigidez, en caso contrario no tardarán en aparecer unas desagradables arrugas entre el puño de escota y la parte central del gratil.

Fig. 29 - Mi vela tipo ala "Wing Concept"




El procedimiento para fabricar la vela es el siguiente. Primero obtener una plantilla de papel con la forma deseada. Seguidamente se procede a cortar el tejido, procurando que la trama del mismo coincida con el sentido vertical de la vela.
En nuestro caso esta precaución no será necesaria, puesto que la rigidez del dracon elegido y las bajas tensiones mecánicas a que estará sometido, impedirán que se produzca cualquier deformación.

Después, con un soldador eléctrico procederemos a quemar todo el borde para evitar que se deshilache.

A continuación coseremos un dobladillo de refuerzo en el gratil, sin que sea necesario colocar ningún cablecillo adicional en su interior. Pegaremos con araldit rápido los refuerzos terminales en forma de triángulo en los puños de AMURA, ESCOTA y PENA.
Finalmente colocaremos los ojales de latón, y la vela ya estará acabada.


El material, el tamaño y el número de sables también es objeto de discordia. Tanto es así que otra absurda norma del reglamento de la clase "M" limita tanto su numero (4), como sus medidas.

Los sables cumplen una función primordial en una vela, la de conseguir que la parte posterior del bolso se mantenga recta y las corrientes de aire no formen remolinos. Su función es más importante cuanto más alunamiento tenga la vela, puesto que en estas condiciones es muy fácil que la baluma se desvente hacia sotavento.
Los sables deben ser rígidos en su parte trasera y más flexibles en la anterior que corresponde a una situación en la vela entre el 50 y el 70 % de la cuerda máxima. En esta zona, la tejido aún tiene algo de curvatura, por lo tanto si los sables fueran
demasiado rígidos producirían una ruptura de forma y una arruga vertical que nunca es deseable.

El material adecuado para confeccionar los sables es el plástico semirrigido y el mejor sistema para conseguir una rigidez variable consistirá en cortar el sable en forma triángulo, ancho hacia popa y más estrecho hacia el gratil.

Una vez construidos los sables, el principal problema es el de montarlos. El procedimiento tradicional consiste en coser una funda e introducir el sable en su interior. Este sistema va bien para velas grandes pero creo que no es adecuado para velas RC.
Otro sistema consiste en pegar los sables. En este caso lo difícil es encontrar el pegamento adecuado, puesto que todos los que probé tenían muy poco agarre sobre el dracon, y mucho menos sobre el material del sable.
Utilizando cinta adesiva de dos caras se pueden sujetar, pero es casi seguro que no durarán mucho, al primer día con algo de viento acabarán todos los sables en el agua.

Comentando este problema con mis compañeros, uno de ellos me sugirió la idea de utilizar remaches de NYLON. En efecto, una vez elegida la posición de montaje se perforan tres o cuatro agujeritos de 1 mm. a traves del sable y la vela. Después se
introduce un pequeño trozo de hilo de pescar del mismo diámetro y se remacha la cabeza utilizando un soldador eléctrico. De esta forma es seguro que nunca van a soltarse, (Fig 30).

Fig. 30 - Sables de una Wing Concept y forma de sujetarlos




En un principio llegué a montar hasta siete sables por cada vela, pero después de un par de pruebas vi que esto no era necesario y reduje su numero a tres. En la Fig. 33A se pueden ver las posiciones y medidas finalmente adoptadas.

El mástil y la jarcia sirven para sostener las velas, y la forma mas corriente puede verse en las figuras 33A y 33B.

El mástil esta apoyado sobre la cubierta y sujeto en sentido longitudinal por el ESTAY de proa y el BACKSTAY de popa. En sentido transversal los OBENQUES reforzados por las CRUCETAS, aguantan la tensión más fuerte al aumentar la escora, siendo ayudados por los OBENQUILLOS que refuerzan la parte central.

Los mástiles del modelo Hispaniola eran todos de madera, de sección ovoide y unos 2.5 cm. de diámetro medio, unos dos metros de altura y un peso que rondaba el kilogramo.
En toda su longitud se había practicado un corte acanalado que debía servir como relinga para envergar el gratil de la vela mayor.

Por mi parte, siguiendo con mi obsesión por reducir peso, rechacé la madera como material de construcción. El aluminio era ideal para estos casos, esto naturalmente al desechar el tubo de fibra de carbono de caña de pescar cuya flexibilidad y precio me parecieron excesivos.

Al principio busqué diferentes tipos de aluminio sin encontrar el adecuado. El perfil circular de 1,6 cm. de diámetro era bastante rígido pero el peso de 300 gramos por metro no era muy inferior al de la madera. También localizamos un perfil en forma de lenteja, de excelente aerodinámica para mástil giratorio, pero muy pesado (450 g/m) y con excesiva área lateral para construir un mástil fijo.

La búsqueda del tubo adecuado me llevó varios días, y al fin encontré algo que podía servir. Un vulgar palo de fregona de la marca Vileda de 2.5 cm de diametro, 0.3 mm de espesor y un peso inferior a 85 gramos por metro de longitud. Sin pensarlo un momento me dirigí al supermercado para comprar otro igual, puesto que necesitaba una longitud mínima de 1.8 metros. La sorpresa fue que esta marca ya no fabricaba los palos de aluminio sino de chapa de hierro plastificada. Por suerte conseguí lo que buscaba a través de Pedro, un buen aeromodelista que se jugó una bronca de su mujer por la misteriosa desaparición de su fregona preferida.

El tubo de aluminio una vez montado tenía 1,8 metros y era sostenido por una jarcia clásica de cablecillo de acero inoxidable plastificado. El mástil no tenía relinga, puesto que me di cuenta que era un elemento deformador de la forma de la vela.
En su lugar ésta era mantenida por garuchos de PERLON, que además permitían que el gratil cayera a sotavento, mejorando la forma aerodinámica y disminuyendo la influencia negativa del palo sobre el borde de ataque de la mayor (Fig. 31).

Fig. 31 - Envergado de la vela, con relinga o con garuchos




Las dos botavaras y las crucetas fueron construidas con tubo de aluminio de 7mm. de diámetro provenientes de una vieja antena de televisión. Los extremos de las botavaras fueron curvados hacia arriba en unos 10 cm, para evitar que rozaran el agua con la escora, al navegar en rumbos abiertos.
Para completar el trimado de la mayor fabriqué un tensor de buen tamaño que efectuaba la función de trapa y evitaba que esta vela perdiera la perpenticularidad en la parte superior de la baluma.

Fig. 32 - Detalle de las botavaras y de la trapa




Los tensores de los estays y obenques me los facilitó muy amablemente un compañero que con infinita paciencia llegó a construir más de cuarenta unidades para proveer a todos los veleros en construcción, aunque muy pronto comenzaron a dar muestras de poca consistencia mecánica y tras algunas roturas fue necesario reforzarlos.
Durante las primeras pruebas de navegación, apareció una arruga en la parte inferior de la vela, esto era debido a una ligera flexión del palo que fue corregida con una pequeña cruceta frontal y un tirante tipo violín, que a través de un tensor unía el pie al tope del mástil.

Fig. 33A - Medidas de la jarcia y las velas




Fig. 33B - Jarcia, orza y timón. Detalles de construcción




Continuará...

Hola, lo primero y como no puede ser de otra manera sumarme al AGRADECIMIENTO por esta clase magistral de ingeniería aplicada a nuestro pequeño mundo (en tamaño de los cacharros, que no en complicación).
Dicho esto voy a añadir algo que suelo comentar con los que me pillan a mano, es BUEN MOMENTO para que de una vez dejemos a un lado, a ser posible para siempre ese FALSO mito de que todo lo que se hace por ahí es MEJOR que lo nuestro y si a alguién le hace falta le puedo dar ejemplos. Por una parte está el echo de que TODOS nacemos en pelotas, por muy de buena familia que se sea y que de serie sólo sabemos llorar,bueno alguna cosilla más pero no se trata de ponernos escatológicos a estas horas.
Llegando a lo que nos toca me consta que en esta tierra de quijotes en la que a pesar de todo estoy orgulloso de vivir existen personas con unas capacidades a todos los niveles cuando menos iguales a las de por ahí y este post es un MARAVILLOSO EJEMPLO, así como los que escriben la mayoría de compañeros en las diferentes y variadas materias de este hobby.
Por eso y algo más que mi corto conocimiento no me deja expresar con palabras, MUCHAS GRACIAS.
Paco Santander Naval RC

Gracias por tus palabras Pacosantadernaval, fue un proyecto bonito y de buenos resultados, como veréis al final. Y es que siempre he preferido hacer las cosas por mi mismo antes que comprarlas hechas (aunque con los años cedo de cada vez más). Además, se aprende mucho más de esta manera, manejando los adecuados porcentajes de teoría y de práctica, porque amenudo en los hobbys se olvida la primera, y eso hace que sea difícil conseguir demasiado con la segunda.

Esta noche intentaré subir un nuevo apartado de este tema.

Un afectuoso saludo

Hola, yo compro cosas, pero sólo las que por diferentes motivos me resultan imposibles de fabricar, en cuanto a cascos y sobre todo barcos de vela clásicos ahí si que soy un "juanpalomo" porque por un lado aquí cuesta hasta conseguir planos, pero eso ya lo sabes seguro.
Una cosa que me fastidia es que este nuestro foro nos acerca, pero de una forma que al final a mí me deja cierto mal sabor de boca, me explico, hablas con gente por este foro,cosa que es muy buena, pero al final te gustaría ver y tocar lo que hace esa persona y enseñar tú tus cosas Pero es lo que hay
Como consuelo debo decir que por lo menos a mí me sirve para aprender MUCHAS cosas.
Paco Santander Naval RC

Cierto, Paco..., los foros tienen esta ventaja y este inconveniente, y si vives en la península aún es más fácil conocer a la gente en persona, pero desde una isla, el hecho de tener que tomar un avión, con lo que esto implica, te mantiene más aislado.

Un saludo

PROYECTO ONA, VELERO AVANZADO DE RADIOCONTROL

Parte VI - EL RADIOCONTROL Y SU INSTALACIÓN

Una vez acabados todos los elementos propios del velero, llegó el momento de proceder a la instalación de los sistemas de gobierno.

El RADIOCONTROL o TELEMANDO DIGITAL PROPORCIONAL es un sistema de gobierno por ondas de radio que posee unas ciertas características.

La primera es el número de canales que puede controlar. Esto es, los mandos que pueden actuar de forma independiente para mover por ejemplo el timón y la escota de las velas. En la mayoría de los casos dos canales son suficientes, aunque he visto algunos veleros con cinco canales, mandando el timón, escota, tensor de la trapa, trimado de apertura foque-mayor y tensor del backstay.

La segunda tiene que ver con el tipo de servos que utiliza. Uno de ellos es del tipo normal, con un brazo que puede girar unos 45 grados en ambos sentidos y es capaz de dar una fuerza mínima de 2,5 kg/cm , este servo se utiliza para el mando del timón.
El otro tiene que ser forzosamente un servo de velas del tipo cabrestante que pueda tirar de 30 cm. de escota de las velas, con una fuerza mínima de 5 kg.

La tercera tiene que ver con la frecuencia de radio utilizada y el alcance máximo del equipo. La frecuencia tiene que ser de 42 o 72 Mhz. nunca de 27 Mhz. puesto que esta última está completamente saturada de señales de radio que a buen seguro causaran múltiples interferencias y pérdidas de control.
El alcance del equipo debe que ser de tipo medio, sobre los 500 metros en condiciones normales, por lo que no es necesario adquirir radios PCM de alta gama y precios que rondan los 400 € si puedes conseguir lo mismo por 80.

Fig. 34 - Esquema de módulos de un radiocontrol digital




El servo de velas o cabrestante plantea un cierto problema, puesto que su precio es muy alto, sobre los 120 €, casi ocho veces más que un servo convencional. Tal diferencia no se justifica por su mayor robustez o fuerza de tracción, más bien tiene que ver con políticas de comercialización y el poco mercado que en España tienen estos dispositivos.
Por este motivo me propuse convertir un servo normal en servo de velas, aunque naturalmente sin la velocidad y la precisión que caracteriza a un modelo comercial. Para ello elegí un Aristo-Craft de bajo precio, aunque a ser posible, es mejor utilizar un servo de calidad media como un Futaba 148 que sin duda dará mejores resultados.

Tipo de servo de cabrestante comercial




Lo primero que hice fue desmontar el servo y modificar la parte mecánica. Para ello extraje el piñón de salida y con un cúter corté los topes de nylon que evitan que el eje pueda girar más de 60 grados en cada sentido a partir de su punto de reposo.
Después quité una pequeña pieza de plástico en forma de horquilla que une el potenciómetro de referencia al del eje de salida.

En la parte electrónica las modificaciones son mínimas, sólo hay que desconectar del circuito impreso las tres patas que van al potenciómetro de referencia y soldar en su lugar tres hilos de quince centímetros de longitud que sobresaldrán de la caja del servo una vez esta haya sido de nuevo atornillada.
A estos hilos será necesario marcarlos de forma que se pueda reconocer cuáles iban conectados a ambos extremos del potenciómetro y cuál estaba soldado en el punto central.

El eje de este servo puede ahora girar libremente y el número de vueltas que pueda dar estará en consonancia a las características del nuevo potenciómetro exterior que vamos a montar.
El servo será atornillado a un soporte de aluminio en forma de "U" y sobre su eje se hará firme la polea del cabrestante cuyo diámetro debe estar comprendido entre 1 y 1,3 cm. aproximadamente.

En el otro extremo del eje montaremos el nuevo potenciómetro del tipo multivuelta, como los utilizados habitualmente en los circuitos de sintonía de los aparatos de video y televisión.
Hay que procurar que la resistencia del potenciómetro sea de 5 a 20 Kilohomios, aunque este valor no es crítico y pueden utilizarse otros similares.

Estos potenciómetros tienen como característica que su valor varía muy lentamente al girar su eje, de tal forma que un giro de un cuarto de vuelta en el potenciómentro original contenido en el interior del servo, corresponderán a nueve o diez vueltas del potenciómetro exterior.
Este numero de vueltas, asociado a la polea del cabrestante nos dará un recorrido aproximado de 30 cm. con una fuerza de 5 a 7 kg., lo cual es perfecto para actuar como mando para la escota.

Este servo tiene la ventaja de poder funcionar con las mismas baterías del receptor, a diferencia del modelo comercial, que exige un pack de baterias adicionales de 7 voltios, de forma que su peso final resulta también bastante reducido.

Fig. 35 - Servo de velas, construcción y modificaciones




El nuevo potenciómetro debe conectarse como indica el diagrama de la Fig. 35 y debe ser debidamente protegido con una cajita de plástico para evitar que una filtración de agua pueda afectar a su funcionamiento. En el caso de que el servo no encontrara su punto de equilibrio en todo el recorrido del potenciómetro y siguiera girando de forma descontrolada, es casi seguro que la señal de referencia está invertida respecto al sentido de compensación. En este caso es necesario invertir las conexiones de los cables (A y C) de ambos extremos.

Fig. 38 - Sistema de escotas




Existen diferentes sistemas para que las escotas del foque y la mayor puedan accionarse con un sólo servo. En la figura 38 A muestra el sistema de doble polea interior. Este montaje tiene la ventaja de que todo el mecanismo está bajo cubierta y por lo tanto mantiene la estética del velero. Pero en competición o simplemente para facilidad de montaje y reparación yo prefiero el sistema exterior con goma elástica de recuperación (Fig. 38B).

Este sistema es mucho más sencillo, tiene menos rozamiento, menos peso de los accesorios y sobre todo es muy seguro.
Solamente es necesario un requisito para montarlo, que la distancia libre desde la roldana de popa hasta la del punto de caza de la cubierta, sea igual o superior a lo que necesite de escota la vela mayor, en su recorrido desde ceñida hasta la empopada.

Hay un par de puntos importantes a considerar. Las patas de gallo que sujetan las arandelas por donde pasan las escotas deben aproximarse al máximo a las botavaras cuando estas están cazadas en el punto central. Dichas arandelas deben ser de cerámica, de menos rozamiento que las de plástico o metal.

El paso del cabo de escotas a través de la popa debe hacerse con una roldana, tomando especial cuidado en la construcción de este mecanismo, puesto que en mi caso fue el principal camino por el que las filtraciones de agua alcanzaban el interior. El truco de utilizar un semicírculo de tubo de latón para esta función, soluciona el problema del agua, pero añade al sistema de escotas una rozamiento par sito innecesario y considerable.

La escota del foque debe estar más suelta que la mayor, de forma que en ceñida tengan una apertura relativa de unos diez grados.
La goma tensora debe ser muy delgada y tener la fuerza mínima necesaria para mantener tenso el cabo primario de escotas. En caso contrario nos frenará el movimiento del servo y aumentará su consumo de corriente. Estas gomas, tipo cordoncillo se pueden encontrar en mercerías y conviene comprar un par de metros puesto que será necesario cambiarla con frecuencia.

Para albergar los servos y el receptor construí una caja de contrachapado de 3 mm. de espesor que se aloja en el hueco de la cubierta. Esta caja está atornillada al mismo borde, de forma que su parte baja queda a unos 6 cm. del fondo del casco. Esto es importante puesto que por muchas precauciones que se tomen, es casi inevitable que embarquemos pequeñas cantidades de agua, con resultados catastróficos si ésta alcanza las partes electrónicas.

Fig. 39 - Montaje del radiocontrol y tapa de protección




Instalación de los servos y la radio




Montaje de la tapa de mecanismos




El receptor y las baterías están protegidos con sendas bolsas de plástico y cinta adesiva. Para cubrir todo el conjunto fabriqué una tapa de contrachapado de 2 mm. atornillada a la cubierta, con los bordes impermeabilizados con cinta de goma autoadesiva.
En la parte central de la tapa, coloque un tapón de rosca de plástico y de 9 cm. de diámetro, que permirá acceder fácilmente al interior para encender o apagar el equipo, cambiar las baterías o comprobar si hay demasiada agua en la sentina.

PROYECTO ONA, VELERO AVANZADO DE RADIOCONTROL

Parte VII - PRUEBA DE NAVEGACIÓN

Una vez acabado todo el montaje, di dos manos de pintura acrílica a pistola y unas marcas distintivas en el casco y las velas, que realzaron la estética del conjunto.
En el centro de la mayor, también pinté el anagrama de la clase ONA SAIL, en forma de ola rompiente.

El velero estuvo acabado a principios de marzo y la primera prueba se efectuó en un día de viento racheado de poniente. En los primeros momentos ya demostró sus buenas cualidades de navegación, superando a los demás veleros del tipo Hispaniola, con una velocidad superior en un 30 % de media. Las diferencias eran menores al navegar en popa y muy grandes en la ceñida, tanto en ángulo como en velocidad.

El ONA, en una de las primeras pruebas de navegación




El ONA, en la preparación de una regata




El ONA, que a causa de su poca manga y redondez del casco tenía poca estabilidad de forma, demostró una excesiva tendencia a escorar con las rachas, por este motivo cambie la orza original de 50 cm. por la de 70 cm. y el problema quedó solucionado.

Otro problema que se manifestó fue que con vientos racheados y altas velocidades hundía la proa en el agua, llegando incluso a clavarse en ella hasta media eslora. Este defecto tenía difícil solución puesto que estaba provocado por la finura de la proa y el poco volumen sumergido. La solución consistió en atrasar al máximo el bulbo de plomo de 3,5 kg, cambiando de esta forma el asiento inicial.
Para ello fue necesario inclinar la orza hacia atrás en un ángulo aproximado de 10 grados y perforar nuevos agujeros para la sujeción del bulbo. Todo ello obligó a atrasar el mástil en 6 cm. para restablecer el equilibrio vélico.

Vista de la cubierta y sus accesorios, desde la proa




Vista de la cubierta y sus accesorios, desde la popa




También cambié el timón original por otro sobredimensionado, con lo que mejoró el gobierno y el control de la orzada.

Con estas pequeñas modificaciones, el velero quedo perfecto, durante toda la primavera y principios de verano siguiente participó en multitud de regatas que siempre ganó por amplio margen, incluso frente a veleros tipo Cormorán o a prototipos del Hispaniola muy aligerados y provistos de velas Graham Bantock de competición.
Las diferencias eran enormes con vientos medios y fuertes, disminuyendo con ventolinas y anulándose en momentos de fuertes encalmadas en que el Cormorán conseguía superarme.

El ONA en regata, compitiendo con un Cedar




En resumen, debo manifestar mi satisfacción por los resultados del proyecto, que cumplió ámpliamente las modestas expectativas iniciales. Su historia y realización figuran en estas páginas con la intención de que la experiencia pueda servir a otros aficionados como fuente de ideas, o simplemente para ampliar los conocimientos teóricos sobre los que se funda la navegación a vela.

Un saludo a todos

Hola:
Magnifico trabajo.
Sé que puede sonar excesivo... pero si pudieses, en algún momento, con un buen amigo que colabore...
¿Podrías grabar unos videos navegando?... si los tienes, CUÉLGALOS!!!
Gracias por este post; realmente muy útil.-

Como sois los de Bilbao, el dia que podamos a ver si nos juntamos a navegar cacharros, eh Jorge?
Que en eso si que tiene razón el compañero balear, los de península lo tenemos fácil......
Paco Santander Naval RC

Cierto, a facilidad para reuniros los de la península lo tenéis mucho mejor, pero agua, lo que se dice agua, no nos falta, y además es de color turquesa y con muchas tranquilas bahías. El problema es que en verano hay tanto guiri y tantas embarcaciones que en según que sitios no se podría navegar ni con un barquito de radiocontrol.

Ese sí podría ser un buen sitio para navegar, se llama Puerto de Addaya, y es uno de los más bellos rincones de la isla








Lo de hacer vídeos lo veo algo complicado, porque observaréis que este proyecto es del año 1990, es decir, de hace 23 años, y el barco lo tengo, pero está en un trastero cubierto de polvo. Además, ahora está sin radio, ya que la Sanwa de 2 canales que utilizaba la puse a mi otro velero, un Cedar de clase M con tres mástiles de carbono intercambiables y con sus velas respectivas, el mayor de ellos de 2,2 metros para ventolinas, con el que cada sábado por la tarde competí en regatas durante cinco o seis años. Tendría además que comprobar el estado del servo de cabrestante autoconstruido y que algunos herrajes que son de aluminio no se los haya comido el óxido. En fin, que no es fácil.

Tengo también en el trastero una lancha de competición que compré por entonces a uno de Barcelona, es de fibra de vídrio, medirá unos 60 o 70 cm de eslora y está motorizada con un glow Novarrossi de 3,5 cm3 con reductora. Recuerdo que corría como el demonio, atravesando la parte mas ancha del puerto en unos 15 segundos, pero el motor y su tubarro resonador eran tan críticos de ajuste que se paraba muchas veces, lo que obligaba a tener a mano una embarcación para ir a buscarla.

Un saludo a todos

Si buscas creo que es en " busco planos" tenemos a la pata coja una idea de hacer unos veleros de clase "dragón".
Creo que nos puedes dar alguna idea,que será bien recibida
Paco Santander Naval RC

Anilandro, gracias por compartir este trabajo, es todo un honor para todos poder apreciar tu post.

Gracias a vosotros por leerlo, DARIO.

Pacosantadernaval, miraré esos planos del Dragón justo pueda, que estos días ando algo liado con el trabajo.

Un saludo a todos