Tecnologia de Los Materiales El Arco

El Arco

Rulli Lautaro 2ºEM Prof. Jurao

Introducción

Historia Los arcos hechos completamente de madera se han usado durante miles de años en la caza y la guerra, entre otros, por los nubios, tribus nativas americanas, sudamericanas, africanas y las europeas. Como armas de caza son sencillos, fiables y capaces de abatir animales tan grandes como los elefantes africanos. Como arma de guerra, el arco ha contribuido decisivamente en diversas culturas. Los nubios eran famosos por su destreza con los arcos, siendo conocidos por su habilidad de acertar en el ojo del contrincante durante las batallas. En el Japón antiguo, los arcos característicos fueron los fabricados de bambú y de madera, conocidos como Yumi, decisivos en la guerra a caballo entre samuráis. En la Edad Media europea, los arqueros ingleses eran célebres por su destreza en el uso del arco largo para la guerra, que utilizaron con gran efectividad en la Guerra de los Cien Años (especialmente en batallas como Crecy, Azincourt y Poitiers). Sin embargo, las armas de fuego dejaron obsoletos a los arcos para la guerra, al no requerir el larguísimo entrenamiento necesario para formar a un arquero y volverse cada vez más precisas y de mayor alcance y penetración. A pesar de esto, los arcos hechos de madera o los compuestos de fibra de vidrio se siguen usando por arqueros tradicionales y en algunas asociaciones para el deporte y la caza.

Uno de los mas famosos es el Arco largo (longbow) Es un arco muy largo, por lo general hecho de tejo, que dispara a una gran distancia: un arco que a menudo era construido para ser tan alto como el arquero que lo llevara. Quizás el ejemplo más famoso es el longbow, el arco "inglés" o "galés", utilizado por los ejércitos ingleses con una gran efectividad en la Guerra de los Cien Años. A corta distancia, el arquero podía apuntar directamente a un objetivo concreto, y era casi capaz de penetrar la mejor armadura de placas de la época. Para mayores distancias, los arqueros soltaban hacia el cielo andanadas de proyectiles, mediante una trayectoria parabólica hasta las formaciones enemigas, con lo que el arco largo se asemejaba en algunos aspectos a la artillería ligera de la era moderna. Las flechas del arco largo perdían fuerza penetrante usadas de esta manera, pero todavía abundan las historias de caballeros ensartados a sus caballos por las flechas que atravesaban sus muslos, etc. Este tipo de arco fue usado hasta la época de la Guerra Civil inglesa, pero fue sustituido en muchos casos por el mosquete de cerrojo, sobre todo debido a los muchos años de complicado entrenamiento que se necesitaban para tirar con el arco largo, aun cuando el arco era capaz de obtener unas altas tasas de disparos —no menos de 5 a 10 flechas en 30 segundos por 1 tiro de mosquete cada 30 segundos. El arco en las manos de un arquero experto era indudablemente mucho más exacto también que los primeros mosquetes y con

un alcance mayor. El mosquete, como la ballesta, podía ser empleado con relativamente poco entrenamiento, y tenía las ventajas psicológicas de producir fuego, humo y ruido en abundancia al ser disparado.

El arco utilizado en la actualidad para deportes es el arco de poleas El arco de poleas es un arco moderno que tiene poleas, en los extremos de las palas, por las cuales pasa la cuerda. Como el arco se estira con la ayuda de las poleas, que son excéntricas, reduce a su vez la cantidad de fuerza que se necesita para completar la apertura del arco. proporcionan una mayor precisión, aceleración y distancia en comparación con el arco convencional. A diferencia de los arcos convencionales, que por lo general están hechos de madera o de madera laminada con otros materiales, los arcos de poleas son a menudo fabricados de aluminio y materiales compuestos. Fueron primero desarrollados y patentados por Holless Wilbur Allen en los EE.UU. en los años 1960, y se han ido haciendo cada vez más populares, tanto en tiro con arco deportivo como en cacería. Conforme se abre la cuerda convencional, el radio de las poleas y la tensión van en aumento, hasta que vuelven a disminuir, permitiendo mantener la apertura más relajadamente para mayor precisión. En la suelta, la cuerda se acelera rápidamente. Las poleas tiene diversas ventajas: • •

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Al llegar la cuerda al máximo de lo que se puede estirar, las poleas han disminuido la tensión inicial y de este modo se facilita la acción de apuntar. Las poleas permiten al arquero tensar un arco con una mayor potencia de la que ellos podrían desarrollar con un arco convencional sólo con su fuerza (hoy en día habría muy pocas personas que podrían disparar con exactitud solamente utilizando su fuerza con las cuerdas de los arcos largos encontrados en el Mary Rose). La cuerda sigue acelerando a la flecha desde su liberación hasta el punto de inicio, consiguiendo más fuerza y por tanto más velocidad.

Arco La construcción de un arco largo tradicional consiste en madurar la madera de tejo entre 1 y 2 años; entonces se trabaja lentamente para darle forma; el proceso entero puede llevar hasta 4 años. En la actualidad los arcos compuestos estan fabricados de aluminio y materiales compuestos. En los extremos por ejemplo encontramos fibra de carbono

Cuerdas Una cuerda de alta tecnología se compone de hilos trenzados de diferentes fibras sintéticas, concebidas para mantener su largo y diámetro sin alteraciones. En la actualidad los materiales más utilizados en su manufacturación son Dacron, Vecron y Dynamee

Flecha PUNTA: Parte metálica de la flecha, que tiene por función facilitar la penetración. Existen muchas formas de puntas y dependen estas de la función que queramos, la disciplina de tiro con arco que se utilice y el material o elemento que conforme la diana. Las puntas más comunes son las llamadas, bullet o field, judo, blunt de goma o metálicas y toda la gran gama de puntas de caza mayor que se caracterizan por tener hojas cortantes en su construcción. Existen además otras muy especializadas como por ejemplo las utilizadas para la pesca y la caza de aves en vuelo. INSERTO: Es una pieza de aluminio, fibra plástica o carbono que permite adaptar la punta al tubo de la flecha. En las flechas de construcción sólida como la madera, esta pieza no es necesaria y se coloca la punta directamente sobre el astil, fijándola con algún adhesivo.

ASTIL O TUBO: A medida que se han incorporado las nuevas tecnologías y los diferentes materiales en la construcción de la flecha, se han logrado mejorar ostensiblemente las características físicas y de resistencia de este proyectil, las posibilidades que se tienen para el tubo son muchas actualmente, aquí se describen algunas.

PLUMAS: Tienen la función de estabilizar la flecha. Se fabrican de plástico o de pluma natural que se extraen de las alas de pavo principalmente y teñidas de color. El tamaño depende del calibre de la flecha. Normalmente se colocan tres plumas en sentido longitudinal al tubo, en forma recta o helicoidal, de acuerdo a las necesidades de estabilización. Se coloca una pluma de distinto color para ayudar a la correcta colocación del culatín en la cuerda y asegurar el mínimo roce en el reposaflechas, esta pluma es conocida como “timonera” o “pluma gallo”.

CULATIN: Es la parte más pequeña de la flecha, no así la menos importante, permite la sujeción de la flecha a la cuerda. El culatín debe abrazar la cuerda de forma que no se caiga la flecha, ni tampoco quede demasiado apretada e influya en el vuelo.

Materiales

MADERA: Se utiliza principalmente en arcos tradicionales, la más utilizada es el cedro, actualmente se fabrican también en maderas laminadas. Tienen el inconveniente de ser delicadas para su conservación, por ser muy afectadas por el clima. CARBONO: Es uno de los materiales más populares y utilizados en la fabricación de flechas, desde su aparición se produjo una verdadera revolución para algunos tipos de tiro, debido que a la rigidez que permite, se pudo lograr tubos de menor diámetro y peso disminuyendo el efecto del viento y mejorando la velocidad de la flecha en forma considerable. Se construyen los tubos con millones de fibras que se adhieren con pegamento epóxico. Del proceso complejo que significa la construcción, se derivan los problemas que pueden tener estas flechas, debido a que es imposible obtener uniformidad en los tubos y en la distribución de las fibras; la disposición en espiral de las fibras de carbono que ofrecen algunos fabricantes, tampoco soluciona este defecto. Los tubos de carbono son los menos rectos, esto se compensa siendo los más ligeros.

ALUMINIO: Quizás el material más popular y utilizado para la confección de flechas, ofrece resistencia y poco peso, además de costo menor que otros materiales. Se dispone en cuatro tipos de aleaciones, además de diferentes tipos de anodizado. Se venden en un gran número de calibres, los que se representan en un número de cuatro cifras, ej. 2117, donde las dos primeras se refieren a los sesenta y cuatroavos de pulgada de diámetro exterior, y las dos últimas corresponden al grosor de la pared del tubo en milésimas de pulgada. Los distintos diámetros y grosores nos permiten un número importante de alternativas de rigidez y peso.

Madera Proceso de obtención de la madera:

Apeo, corte o tala: en este proceso intervienen los leñadores o la cuadrilla de operarios que suben al monte y con hachas o sierras eléctricas o de gasolina cortan el árbol y le quitan las ramas, raíces y empiezan a quitarle la corteza para que empiece a secarse. Se suele recomendar que los árboles se los corte en invierno u otoño. Es obligatorio replantar más árboles que los que se cortaron. •

Transporte: es la segunda fase y es en la que la madera es transportada desde su lugar de corte al aserradero y en esta fase dependen muchas cosas como la orografía y la infraestructura que haya. Normalmente se hace tirando con animales o maquinaria pero hay casos en que hay un río cerca y se aprovecha para que los lleve, si hay buena corriente de agua se sueltan los troncos con cuidado de que no

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se atasquen pero si hay poca corriente se atan haciendo balsas que se guían hasta donde haga falta. Aserrado: en esta fase la madera es llevada a unos aserraderos. En los cuales se sigue más o menos ese proceso y el aserradero lo único que hace es dividir en trozos la madera según el uso que se le vaya a dar después. Suelen usar diferentes tipos de sierra como por ejemplo, la sierra alternativa, de cinta, circular o con rodillos. Algunos aserraderos combinan varias de estas técnicas para mejorar la producción. Secado: este es el proceso más importante para que la madera sea de calidad y esté en buen estado aunque si fallan los anteriores también fallara este.

Secado natural: se colocan los maderos en pilas separadas del suelo y con huecos para que corra el aire entre ellos y protegidos del agua y el sol para que así se vayan secando.Lo que le pasa a este sistema es que tarda mucho tiempo y eso no es rentable al del aserradero que quiere que eso vaya deprisa. Secado artificial: dentro de este hay varios métodos distintos: Secado por inmersión: en este proceso se mete al tronco o el madero en una piscina, y por el empuje del agua por uno de los lados del madero la savia sale empujada por el lado opuesto así se consigue que al eliminar la savia la madera no se pudra; aunque prive a la madera de algo de dureza y consistencia, ganará en duración. Este proceso dura varios meses, tras los cuales la madera secará más deprisa porque no hay savia. Secado al vacío: en este proceso la madera es introducida en unas máquinas de vacío. Es él más seguro y permite conciliar tiempos extremadamente breves de secado con además: • • • • •

Bajas temperaturas de la madera en secado. Limitados gradientes de humedad entre el exterior y la superficie. La eliminación del riesgo de fisuras, hundimiento o alteración del color. Fácil utilización. Mantenimiento reducido de la instalación.

Secado por vaporización: este proceso es muy costoso pero bueno. Se meten los maderos en una nave cerrada a cierta altura del suelo por la que corre una nube de vapor de 80 a 100 °C; con este proceso consigue que la madera pierda un 25% de su peso en agua y más se tarde para completar el proceso se le hace circular una corriente de vapor de aceite de alquitrán que la impermeabilizará y favorecerá su conservación.

Fibra de carbono Definición La fibra de carbono es un material compuesto, constituido principalmente por carbono. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligera como la madera o el plástico. Por su dureza tiene menor resistencia al impacto que el acero. Al igual que la fibra de vidrio, es un caso común de metonimia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte, en este caso el nombre de las fibras que lo refuerzan. Al tratarse de un material compuesto, en la mayoría de los casos -aproximadamente un 75%- se utilizan polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxi, de

tipo termoestable aunque otros polímeros, como el poliéster o el viniléster también se usan como base para la fibra de carbono aunque están cayendo en desuso.

Propiedades principales de este material compuesto son: • • • • • •

Elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado. Baja densidad, en comparación con otros elementos como por ejemplo el acero. Elevado precio de producción. Resistencia a agentes externos. Gran capacidad de aislamiento térmico. Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si se utiliza matriz termoestable.

La estructura atómica de la fibra de carbono es similar a la del grafito, consistente en láminas de átomos de carbono arreglados en un patrón regular hexagonal. La diferencia recae en la manera en que esas hojas se intercruzan La densidad de la fibra de carbono es de 1.750 kg/m3. Es conductor eléctrico y de baja conductividad térmica. Al calentarse, un filamento de carbono se hace más grueso y corto. Las razones del elevado precio de los materiales realizados en fibra de carbono se deben a varios factores: •

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El refuerzo, fibra, es un polímero sintético que requiere un caro y largo proceso de producción. Este proceso se realiza a alta temperatura -entre 1100 y 2500 °C- en atmósfera de hidrógeno durante semanas o incluso meses dependiendo de la calidad que se desee obtener ya que pueden realizarse procesos para mejorar algunas de sus características una vez se ha obtenido la fibra. El uso de materiales termoestables dificulta el proceso de creación de la pieza final, ya que se requiere de un complejo utillaje especializado, como el horno autoclave.

Fabricación Fibra de carbono La fibra de carbono es una forma de grafito en la cual estas láminas son largas y delgadas. Puede ser que usted piense en ellas como si fueran cintas de grafito. Los manojos de estas cintas se empaquetan entre sí para formar fibras, de ahí el nombre fibra de carbono. Estas fibras no son utilizadas como tales, sino que se emplean para reforzar materiales tales como las resinas epoxi y otros materiales termorrígidos. A estos materiales reforzados se los llama compósitos porque tienen más de un componente. Los compósitos reforzados con fibras de carbono son muy resistentes para su peso. Son a menudo más fuertes que el acero, pero mucho más livianos. Debido a esto, pueden ser utilizados para sustituir los metales en muchas aplicaciones, desde piezas para aviones y trasbordadores espaciales hasta raquetas de tenis y palos de golf. La fibra de carbono se fabrica a partir de otro polímero, llamado poliacrilonitrilo, a través de un complicado proceso de calentamiento

Comenzamos con otro polímero, uno llamado poliacrilonitrilo y lo calentamos. No estamos seguros de qué es lo que ocurre cuando hacemos ésto, pero sabemos que el resultado final es fibra de carbono. Creemos que la reacción ocurre de la siguiente manera: cuando calentamos el poliacrilonitrilo, ¡el calor hace que las unidades repetitivas ciano formen anillos!

¿Y luego sabe qué hacemos? ¡Lo calentamos de nuevo! Esta vez, aumentamos el calor, nuestros átomos de carbono se deshacen de sus hidrógenos y los anillos se vuelven aromáticos. Este polímero constituye una serie de anillos piridínicos fusionados.

Luego... lo calentamos... ¡OTRA VEZ! De este modo, haciéndolo a unos 400-600 oC

Esto libera hidrógeno y nos da un polímero de anillos fusionados en forma de cinta. ¡Pero no crea que hemos terminado! Retomamos el calentamiento y lo aumentamos desde 600 hasta 1300 oC. Cuando ésto sucede, nuestras nuevas cintas se unirán para formar cintas más anchas, como éstas:

Fibras Sinteticas

En 1845, Christian Schönbein descubrió accidentalmente la nitrocelulosa a partir de este compuesto John Wesley Hyatt descubrió el celuloide, con lo que se inició la era de los polímeros. Entre los diversos polímeros con que se cuenta actualmente se tiene una gran variedad de fibras sintéticas como el Acrilán y el Orlón y el Dracón. Existen tres tipos de fibras sintéticas: las primeras proceden de una sustancia conocida como celulosa, que se encuentra en las plantas; la segunda procede principalmente del petróleo y la tercera se obtiene a partir de minerales.

Fibras de celulosa Las fibras de rayón se elaboran con la celulosa extraída de la pulpa. En primer lugar, se disuelve la celulosa en diversos productos químicos. El líquido resultante se bombea a través de conductos o agujeros, llamados hileras, y se sumergen en otra disolución química, donde se solidifican en finas hebras. Varias de estas hebras se tuercen (hilan) juntas para producir la hilaza de rayón, con la cual se tejen las telas y prendas de ropa. El rayón tiene la ventaja de que se tiñe con gran facilidad. No se trata de una fibra sintética, sino de una fibra artificial, cuya diferencia entre una fibra sintética es que se obtiene de una fibra vegetal, misma que se somete a un proceso químico, mismo que cambia las características naturales del vegetal del que se extrajo.

Fibras plásticas Es posible obtener fibras a partir de plásticos, fundiéndolos o disolviéndolos y después haciendo pasar el líquido resultante a presión a través de una hilera, para que se solidifique en finas hebras.

Fibras de origen mineral Las fibras de vidrio se consiguen fundiendo vidrio en un horno a propósito, provisto de muchos agujeros minúsculos. El vidrio fundido pasa a través de los orificios y posteriormente se solidifica en finas barritas de la longitud deseada. La fibra de vidrio se utiliza para aislar edificios, y también en ciertos tipos de cortinas. Muchas fibras de vidrio pegadas apretadamente en muchas capas permiten producir láminas muy resistentes.

Equipos de Proteccion

Brazalera: Uno de los protectores más importantes, impiden que la cuerda golpee el brazo del arquero a la hora de la suelta. Hay dos tipos de brazaleras, las pequeñas que protegen de la mueca hasta el codo y las largas que llegan hasta mitad del bíceps. Estas últimas son usadas más por las mujeres debido a que el hueso del brazo suele sobresalirles más y es más fácil golpearse.

Dactilera: La dactilera protege los dedos del arquero con el roce de la cuerda. Hay varios tipos de dactileras, que van desde las más sencillas hasta las que se usan como un guante o aquellas que sujetan la cuerda y no necesitas tocar la cuerda directamente, usadas normalmente por los arcos de poleas.

Accesorios Arco:

Montador: Muchos abreis visto a Ulises armar su arco en la película la odisea. Algunos utilizan esta forma, pero la manera más fácil y mejor para que las palas del arco no sufran es usar un montador. Hay de dos tipos: Los de punta a punta, y los de punta pala.

Reposaarcos: Un pie importante e imprescindible, al menos que queramos tener que dejar nuestro arco en cada momento sobre el suelo. Caperuza: Usados por los longbow, la "caperuza" es usada para no tener que quitar la cuerda del arco y perder vueltas; se coloca en un extremo de la pala y con ella se sujeta la cuerda ya desmontada de un lado mientras el otro permanece sujeto en su correspondientes pala.

Reposaflechas: Las reposaflechas es el lugar donde colocaremos la flecha en el arco. Existen dos tipos, los reposaflechas; las que utilizan los arcos olímpicos que pueden ser de

plástico o metal, y los tradicionales, que son unas almohadillas que se ponen en el arco para que la flecha no roce la madera.

Carcaj o maleta: El carcaj es la”mochila” donde colocas tus flechas. Las hay de espaldas y de cintura, con un gran surtido de tipos y colores. Los carcaj de espaldas son más cómodos a la hora de hacer recorrido bosque, aunque más incómodo a la hora de agarrar las flechas.

La maleta es el lugar donde guardas el arco para transportarlo de un lugar a otro de forma cómoda. Suele estar recubierto por dentro de goma espuma, con la forma del arco para que puedas guardarlo con total seguridad además de un espacio para colocar las flechas. Los arcos tradicionales monoblock no llevan maleta; sería una maleta demasiado larga. Así pues este tipo de arcos se guardan en una funda, colocando las flechas y el resto de accesorios en un tubo hecho para tal fin.

Estilos

String walking: Estilo de tiro en el que el arquero mueve la posición de los dedos a lo largo de la cuerda, para ajustar el desplazamiento vertical del culatín de la flecha (NT: de esta forma se varía el alcance de la flecha). Cuando se utiliza este método de apuntar, no se permite el uso de visor.

Draw [Thumb]: Uso del dedo pulgar, únicamente, para tensar el arco, colocado por debajo del culatín de la flecha. El dedo pulgar se coloca en posición alrededor de la cuerda, agarrando su punta con el dedo índice de la misma mano. En esta forma de tiro, la flecha debe quedar al mismo lado del arco que la mano con la que se tensa la cuerda.

Anillo de pulgar (Thumb ring): Anillo que se pone en el dedo pulgar, con un resalte para agarrar la cuerda durante la apertura. Normalmente usado en los países de Extremo Oriente en el tiro con arco tradicional.

Son de Plastico duro o de un metal blando