Aparejo fijo compuesto para veleros – Opciones de materiales

Tras haber establecido las importantes ventajas de reducir el peso del aparejo en lo alto (ver blog anterior aquí), a continuación nos gustaría analizar las opciones de aparejo compuesto disponibles en el mercado. Sin embargo, antes de llegar a ese punto, necesitamos hacer una pequeña desviación hacia las propiedades básicas de los materiales para aportar algo de contexto.

Las propiedades físicas de los materiales son un tema técnico y las cifras varían considerablemente según el fabricante, los procedimientos de ensayo y las muestras utilizadas. La tabla siguiente representa una correlación de datos de múltiples fuentes y refleja las características relativas de una gama de materiales diferentes. Nota: Estos son valores teóricos del propio material y los productos terminados (cables, varillas, alambres) tendrán sus propias propiedades únicas, que por lo general serán inferiores a las teóricas.

Fuentes: òFicha técnica de Toyobo Zylon, tToray T800, Ficha técnica de YDSM Dyneema, *Matweb

Terminología

    - Módulo de Young – es una medida de la rigidez del material. Cuanto mayor sea el valor en GPa, más rígido será el material.

    - Densidad – ofrece una indicación del peso relativo para una resistencia/rigidez dadas

    - Resistencia última – es la carga a la rotura

    - Elongación a rotura – es el % de aumento de longitud hasta el punto de fallo (de una muestra de laboratorio)

Discusión

Nailon/Algodón/Poliéster/Cáñamo se muestran a modo de interés. El cáñamo y el algodón eran materiales tradicionales en los veleros para el aparejo fijo y la lona de vela, y muestran hasta qué punto han avanzado las cosas.

El alambre de acero sustituyó al aparejo fijo de cáñamo desde mediados de la década de 1800 y sigue siendo el material por defecto en los barcos que navegan hoy en día. El alambre es 6 veces más rígido que el cáñamo y el doble de resistente, pero esto conlleva una penalización de peso importante. La durabilidad, la fiabilidad, la facilidad de uso y las técnicas de producción en masa llevaron al dominio del alambre. Sin embargo, en términos de relación resistencia-peso pura, el cáñamo no era un mal material.

La opción metálica de alto rendimiento para el aparejo fijo es la varilla Nitronic 50. Nitronic es una aleación de acero reforzada con nitrógeno y se desarrolló en la década de 1960. Las propiedades básicas del material son más resistentes y ligeras que el alambre inoxidable y, además, el hecho de que sea una varilla maciza, en lugar de un alambre trenzado, conlleva una reducción significativa del diámetro para una rigidez equivalente, lo que reduce la resistencia aerodinámica.

La revolución del aparejo sintético empezó bastante lentamente con la introducción de las fibras de aramida  a principios de los 80. Un cable de Kevlar 49, construido con la misma rigidez, sería aprox. un 70% más ligero y 7 veces más resistente que la varilla Nitronic 50. El otro gran avance fue la elongación a rotura extremadamente baja (2,4%), lo que significa que la fibra soportará alta carga y no se deformará / alargará hasta que se rompa. Esto es muy importante para el aparejo fijo en términos de mantener el trimado del aparejo. El único inconveniente del Kevlar es que se necesita mucha fibra para alcanzar la misma rigidez, lo que añade un diámetro significativo en comparación con la varilla.

El PBO (Zylon) llegó al mundo de la vela a principios de los 90, con productos de aparejo de carbono apareciendo a principios de los 2000. Estos dos materiales tienen propiedades muy similares y son aprox. un 45% más rígidos, un 80% más ligeros y 8 veces más resistentes que la varilla Nitronic. Existen desafíos para fabricar estos materiales en cables de aparejo fijo pero, para un cable de rigidez equivalente, son comparables en diámetro al alambre/varilla, a la vez que aportan grandes mejoras de peso y resistencia.

Por lo tanto, durante los últimos 20 años, el Carbono, el PBO y el Kevlar se han consolidado como opciones para cables de aparejo fijo ligeros y de alta resistencia. Aunque es posible fabricar obenques laterales con Kevlar, es relativamente poco frecuente debido a su diámetro. Por ejemplo, una varilla Nitronic Dash 17 tiene un diámetro de 8,4mm; en PBO, el cable equivalente en estiramiento sería de aprox. 9,5mm, pero el Kevlar sería más bien de 14mm. El Kevlar se limita principalmente a los estays de popa en yates más grandes, donde aún puede ofrecer un ahorro de peso del 70% frente a alambre/varilla.

Dyneema®, que es un nombre de marca muy conocido para un polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), se desarrolló aproximadamente al mismo tiempo que la fibra de aramida. Es algo más rígido que el Kevlar (dependiendo del tipo), de resistencia similar pero extremadamente ligero. Sin embargo, hasta la fecha el UHMWPE no se ha utilizado ampliamente en el aparejo fijo debido a una debilidad: la fluencia. A 30 grados bajo carga constante (10% de la carga de rotura) crece físicamente (SK75 - 0,02%/día, SK78 - 0,006%). En un cable de 15m eso equivale a aprox. 8% / 1.1m en 365 días para SK75, y 2.2% / 330mm para SK78.

Dicho esto, Dyneema es una fibra rentable e increíblemente fiable / duradera y, en embarcaciones más pequeñas (por debajo de 45 pies), existe una comunidad creciente de navegantes que están adaptándose y encontrando formas de gestionar estos desafíos. Esto puede hacerse utilizando lazadas largas para las terminaciones, de modo que se pueda recoger la fluencia, y también sobredimensionando el cable, lo que reduce la tasa de fluencia. En barcos más grandes resulta físicamente imposible / poco práctico desarrollar la tensión de aparejo requerida usando una lazada.

Resumen

Para navegantes de alto rendimiento y yates más grandes, el PBO y el Carbono son las principales opciones de material disponibles para el aparejo fijo. Para sportsboats y yates más pequeños, estos materiales/productos pueden resultar prohibitivos en coste y existe una tendencia creciente hacia soluciones de aparejo de Dyneema® tipo DIY.

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