WO2015144966A1

WO2015144966A1 - Método para determinar la resistencia a la apertura de las mallas de una red

Info

Publication number: WO2015144966A1
Application number: PCT/ES2015/070237
Authority: WO
Inventors: Manuel Jesús GONZÁLEZ CASTRO; Amelia DE LA PRADA ARQUER
Original assignee: Universidade Da Coruña
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-10-01
Also published as: ES2546742B2; ES2546742A1

Abstract

Método para determinarla resistencia a la apertura de unas mallas de una red, que comprende las etapas de: (a) extender una muestra de la red en la dirección normal de las mallas permitiendo que éstas se deformen libremente en la dirección transversal, de modo que la fuerza aplicada en la dirección transversal sobre cada malla de la muestra sea nula; (b) medir la longitud de la muestra en la dirección normal de las mallas y la fuerza aplicada sobre la muestra en dicha dirección normal para distintos grados de extensión de la misma; (c) registrar cada par de dichas mediciones de fuerza y longitud para los distintos grado de extensión de la muestra.

Description

MÉTODO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA APERTURA DE LAS

MALLAS DE UNA RED

La presente divulgación se refiere a un método para determinar la resistencia a la apertura de las mallas de una red.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Las redes se usan mayoritariamente en la fabricación de aparejos de pesca. En esta aplicación predominan las redes con mallas en forma de rombo o diamante, cuya estructura y direcciones normal (1 ) y transversal (2) se representan en la Figura 1 . Como se puede apreciar, la dirección normal es la de la diagonal corta del rombo de la malla y la dirección transversal es la de su diagonal larga. En los últimos años hay una tendencia a usar redes con hilos más gruesos y robustos para aumentar la resistencia y duración de las mismas. Dichas redes tienen una mayor resistencia a la apertura de mallas, lo que dificulta la apertura de las mallas en dirección normal (Figura 2) en comparación con la apertura en dirección transversal (Figura 3). Estudios experimentales demuestran que la resistencia a la apertura tiene un gran impacto en el comportamiento y en la respuesta estructural de las redes de pesca. Por ejemplo, desempeña un papel crucial en la reducción de selectividad observada en aparejos de pesca fabricados con redes de hilos más gruesos. Por ello, resulta de gran interés desarrollar modelos teóricos y métodos experimentales para medir la resistencia a la apertura de mallas, con el objetivo de poder predecir el comportamiento de las redes.

Los modelos teóricos para describir la resistencia a la apertura de mallas relacionan las fuerzas aplicadas sobre las mallas con las deformaciones de las mismas. El artículo de O'Neill "Bending of twines and fibres under tensión", 2002, J Text Inst 93: 1-10, describe un modelo en el que los hilos de la malla se consideran como vigas bi-empotradas; en este modelo, la resistencia a la apertura depende de la rigidez flexural El del hilo y de las propiedades geométricas de la malla, como por ejemplo la longitud del hilo entre nudos y el ángulo que forman los hilos con la dirección transversal de la malla en los puntos de unión con los nudos. O'Neill proporciona dos versiones de su modelo: una versión denominada exacta, de gran i complejidad matemática, que se describe en las páginas 9-10, y una versión denominada asintótica, mucho más simple que la anterior, que se describe en la página 7. Un método para medir la resistencia a la apertura de mallas de redes está descrito en el artículo "Experimental method for quantifying resistance to the opening of netting panels", 2007, ICES J Mar Sci 64: 1573-1578 (Sala et al.). Este método extiende una muestra rectangular de red en las direcciones normal y transversal simultáneamente, midiendo en ambas direcciones las fuerzas aplicadas y la longitud de la muestra extendida. A continuación, la rigidez flexural del hilo El y las propiedades geométricas de la muestra de red (longitud del hilo entre nudos, tamaño de los nudos y ángulo de los hilos en sus extremos) se estiman mediante análisis de regresión de los datos experimentales obtenidos, usando el modelo teórico para la resistencia a la apertura denominado modelo asintótico que se describe en O'Neill (2002). El método de Sala et al. necesita un instrumento de medida capaz de extender la muestra de red de forma simultánea en las direcciones normal y transversal. El instrumento descrito en el artículo es caro, complejo y de complicado manejo. EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente divulgación describe un método para determinar la resistencia a la apertura de mallas de redes, mediante la extensión de una muestra de red en la dirección normal de las mallas, dejando libre la deformación de las mallas de dicha muestra en la dirección transversal.

Dicho método presenta una primera fase que comprende las siguientes etapas:

- extender una muestra de la red en la dirección normal de las mallas permitiendo que éstas se deformen libremente en la dirección transversal, de modo que la fuerza aplicada en la dirección transversal sobre cada malla de la muestra sea nula;

- medir la longitud de la muestra en la dirección normal de las mallas y la fuerza aplicada sobre la muestra en dicha dirección normal para distintos grados de extensión de la misma;

- registrar cada par de dichas mediciones de fuerza y longitud para los distintos grados de extensión de la muestra. Gracias a dejar libres las mallas en la dirección transversal se simplifica notablemente la instrumentación necesaria para obtener los datos experimentales (que son los pares de mediciones asociadas de fuerza y longitud), ya que sólo es necesario extender la muestra de red en la dirección normal, y sólo es necesario medir la fuerza aplicada y la longitud de la muestra en la dirección normal.

El método puede incluir una segunda fase de análisis de dichos datos experimentales que comprenda ajustar un modelo teórico de resistencia a la apertura de mallas a los datos experimentales, con el fin de estimar los parámetros de dicho modelo teórico. En particular, el método puede comprender las siguientes etapas:

- obtener un conjunto experimental de pares de mediciones de fuerza aplicada y correspondiente longitud de la muestra;

- en base a dicho conjunto experimental, estimar los parámetros de un modelo teórico que describe la resistencia a la apertura de las mallas de la red mediante relaciones matemáticas entre las fuerzas aplicadas a las mallas y las deformaciones de las mismas.

Una vez estimados los parámetros del modelo teórico, dicho modelo puede emplearse para predecir las dimensiones y la forma de las mallas de un paño de red conocidas las fuerzas que actúan sobre el mismo, es decir, para predecir la deformación de las mallas de la red en función de las fuerzas que actúan sobre ellas.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

A continuación se describirán, a título de ejemplo no limitativo, algunas realizaciones de la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: la figura 1 representa una malla en forma de diamante en reposo, con sus direcciones normal (1 ) y transversal (2);

la figura 2 representa una malla en forma de diamante extendida en dirección normal, mostrando el efecto de la resistencia a la apertura;

la figura 3 representa una malla en forma de diamante extendida en dirección transversal;

la figura 4 ¡lustra una realización de la invención en la que una muestra de red es extendida en dirección normal mientras se deja libre la deformación de sus mallas en dirección transversal;

la figura 5 ¡lustra la deformación en las mallas de la muestra durante el proceso de obtención de datos experimentales; y

la figura 6 representa la longitud normal de una muestra de red (eje vertical) frente a fuerza normal aplicada sobre la misma (eje horizontal): los círculos representan datos experimentales obtenidos de una muestra real y las curvas representan los ajustes de distintos modelos teóricos obtenidos mediante análisis de regresión de dichos datos experimentales.

EXPOSICION DETALLADA DE MODOS DE REALIZACION En una realización preferente, la invención proporciona un método para medir la resistencia a la apertura de mallas de una muestra de red, mediante el método de obtención de datos experimentales mostrado en la Figura 4. La muestra de red (3) tiene forma rectangular y sus mallas definen dos direcciones perpendiculares denominadas dirección normal (1 ) y dirección transversal (2), tal y como se ¡lustra en la Figura 1 . La muestra (3) se sujeta por los nudos de sus dos bordes paralelos a la dirección transversal (2) a una pieza de sujeción fija (4) y a una pieza de sujeción móvil (5), mediante el medio de sujeción (6). El medio de sujeción (6) mantiene constante la distancia en dirección normal entre los nudos del borde sujeto y la pieza de sujeción (4,5), a la vez que permite que la distancia transversal entre los nudos del borde sujeto pueda variar libremente cuando la muestra es extendida en dirección normal, de forma que la fuerza transversal soportada por cada uno de los nudos sujetos sea nula. La pieza de sujeción fija (4) está rígidamente unida a la bancada (7), mientras que la pieza de sujeción móvil (5) está unida a la bancada (7) mediante un par cinemático deslizante (8) que le permite trasladarse en la dirección normal (1 ) de las mallas de la muestra (3). Al aplicar una fuerza normal de tracción (9) sobre la pieza de sujeción móvil (5), se produce la extensión de la muestra en dirección normal y un aumento de su longitud normal (10). La Figura 5 ¡lustra la deformación producida en las mallas de la muestra (3) cuando la pieza de sujeción móvil (5) se traslada alejándose de la pieza de sujeción fija (4): las mallas se abren en dirección normal, al tiempo que se cierran en dirección transversal gracias a las características antes descritas del medio de sujeción (6).

La obtención de datos experimentales se realiza trasladando la pieza de sujeción móvil (5) y midiendo la fuerza (9) aplicada sobre la muestra en dirección normal y la longitud de la muestra (10) en dirección normal. En una realización alternativa de la invención se pueden aplicar valores predeterminados de la fuerza normal (9) y medir la longitud normal (10) asociada a cada uno de ellos. En otra realización alternativa se pueden aplicar desplazamientos de la pieza de sujeción móvil (5) que generen valores predeterminados de la longitud normal (10), y medir la fuerza normal (9) asociada a ellos. En otra realización alternativa un sistema de control puede controlar la velocidad de traslación de la pieza de sujeción móvil (5) mientras se mide la fuerza normal (9) y la distancia normal (10) en distintos instantes de tiempo.

La extensión aplicada a la muestra de red no debe ser tan elevada como para provocar una elongación apreciable de los hilos de las mallas. El resultado del proceso de obtención de datos experimentales comprende un conjunto de pares de valores (F_n ¹, L_n ¹), (F_n ², L ²) ... compuestos por las fuerzas normales F_n' aplicadas a la muestra y las correspondientes longitudes normales L_n' de la muestra. Serán independientes del objeto de la invención las características particulares del instrumento empleado para obtener los datos experimentales, tales como dimensiones, materiales o técnicas de actuación y medición.

En una realización preferida, la invención proporciona un método para medir la resistencia a la apertura de mallas de una muestra de red, mediante un método de análisis de datos experimentales que comprende:

(a) Un conjunto de pares de valores (F_n ¹, L_n ¹), (F_n ², L_n ²)... compuestos por las fuerzas normales F_n' aplicadas a la muestra y las correspondientes longitudes normales L_n' de la muestra, obtenidos con el método de obtención de datos experimentales antes descrito.

(b) Un modelo teórico que describe la resistencia a la apertura de mallas de dicha muestra, es decir, relaciona las fuerzas aplicadas a las mallas con las deformaciones de las mismas. Dicho modelo teórico es función de un determinado número de parámetros geométricos y mecánicos de la muestra. Con propósitos ilustrativos y sin limitación, los parámetros del modelo teórico pueden ser: número de mallas m_n y m_t de la muestra en las direcciones normal y transversal respectivamente, fuerza normal F_n y transversal F_t aplicada a la muestra, longitudes L_n y L_t de la muestra medidas en dirección normal y transversal respectivamente, longitudes a y b de los nudos de la muestra medidas en dirección normal y transversal respectivamente, rigidez flexural El de los hilos de las mallas, longitud L^e de los hilos de las mallas y ángulo Θ entre los hilos de las mallas y la dirección transversal, medido en los puntos de inserción de los hilos con los nudos; entonces el modelo teórico puede expresarse mediante un conjunto de relaciones matemáticas de la forma f(m_n, m_t, F_n, F_t, L„, L_t, a, b, El, L^e, Θ) = 0.

(c) Un método de análisis de regresión que permite ajusfar el mencionado modelo teórico (b) a los mencionados datos experimentales (a) para estimar los parámetros de dicho modelo teórico. Con fines ilustrativos y sin limitación, el siguiente ejemplo muestra una realización del análisis de datos expenmentales aplicado para medir la resistencia a la apertura de mallas de una muestra de red de polietileno con un tamaño de malla nominal de 80 mm y un diámetro de hilo de 4 mm, un material común en redes de pesca comerciales. La muestra tiene forma rectangular, con m_n = 8 mallas en dirección normal y m_t = 4 mallas en dirección transversal. El método comprende:

(a) Un conjunto de datos experimentales formado por 18 pares de valores (F_n L_n), i = 1 ... 18, representados en la Figura 6 mediante círculos.

(b) Un modelo teórico que describe la resistencia a la apertura de la muestra de red mediante un conjunto de relaciones matemáticas no lineales de tipo:

F_n = F_n {¡Tin, m_t, L_n, L_t, b, El, Ltwine, Θ)

F_t = F_t (m_n, m_t, L_n, L_t, b, El, L _me, Θ)

Un ejemplo de dicho modelo se describe en el artículo de O'Neill (2002).

(c) Un método de análisis de regresión, de tipo regresión no lineal, que permite ajusfar el mencionado modelo teórico (b) a los mencionados datos experimentales

(a) para estimar los parámetros b, El, L^e y Θ de dicho modelo teórico. Durante el análisis de regresión es necesario calcular con el modelo teórico la longitud normal L_n de la muestra para un determinado valor de fuerza normal F_n y unos determinados valores de los parámetros a estimar. Esto se realiza resolviendo las ecuaciones del modelo teórico imponiendo que F_t = 0, que es consecuencia del método empleado para obtener los resultados experimentales. Los resultados del análisis de regresión comprenden las estimaciones de los parámetros del modelo.

La Figura 6 representa mediante curvas los ajustes obtenidos con varios modelos teóricos.

Serán independientes del objeto de la presente divulgación las características particulares del modelo teórico de resistencia a la apertura de mallas y del método de análisis de regresión.

Aunque en la presente memoria sólo se han representado y descrito realizaciones particulares, el experto en la materia sabrá introducir modificaciones y sustituir unas características técnicas por otras equivalentes, dependiendo de los requisitos de cada caso, sin separarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, la invención también se podría caracterizar por las siguientes cláusulas:

1 . Método para determinar la resistencia a la apertura de las mallas de una red, que comprende las etapas de:

(a) extender una muestra de la red en la dirección normal de las mallas permitiendo que éstas se deformen libremente en la dirección transversal, de modo que la fuerza aplicada en la dirección transversal sobre cada malla de la muestra sea nula;

(b) medir la longitud de la muestra en la dirección normal de las mallas y la fuerza aplicada sobre la muestra en dicha dirección normal;

(c) registrar dicho par de mediciones de fuerza y longitud;

(d) repetir las etapas (a) a (c) para distintos grados de extensión de la muestra, obteniendo así un conjunto de datos experimentales que caracterizan la resistencia a la apertura de la muestra.

2. Método según la reivindicación 1 , en el que la extensión de la muestra se realiza aplicando sobre la misma una fuerza predeterminada en dirección normal.

3. Método según la reivindicación 2, en el que los distintos grados de extensión de la muestra se obtienen aplicando distintas fuerzas predeterminadas en sentido creciente.

4. Método según la reivindicación 1 , en el que la extensión de la muestra se realiza imponiendo una longitud predeterminada en dirección normal.

5. Método según la reivindicación 4, en el que los distintos grados de extensión de la muestra se obtienen imponiendo distintas longitudes predeterminadas en sentido creciente. 6. Método según la reivindicación 1 , en el que la extensión de la muestra se realiza a una velocidad predeterminada, y las mediciones de fuerza y longitud se realizan en unos instantes de tiempo predeterminados.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la muestra es rectangular y se sujeta por los nudos de uno de sus bordes paralelos a la dirección transversal a una pieza de sujeción fija, y se sujeta por los nudos del otro borde paralelo a la dirección transversal a una pieza de sujeción que se puede desplazar en la dirección normal, en ambos casos mediante un medio de sujeción con libertad de traslación transversal.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la siguiente etapa adicional a realizar a continuación de las expuestas en la reivindicación 1 :

- en base al conjunto de pares de mediciones de fuerza y longitud obtenidos previamente, estimar los parámetros de un modelo teórico que describe la resistencia a la apertura de las mallas de la red mediante relaciones matemáticas entre las fuerzas aplicadas a las mallas y las deformaciones de las mismas.

9. Método según la reivindicación 8, en el que al menos uno de dichos parámetros es un parámetro geométrico de la muestra.

10. Método según la reivindicación 8 ó 9, en el que al menos uno de dichos parámetros es un parámetro mecánico de la muestra. 1 1 . Método según la reivindicación 10, en el que al menos uno de dichos parámetros es la rigidez flexural de los hilos de las mallas.

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 1 1 , en el que la estimación de los parámetros del modelo teórico comprende un análisis de regresión para ajustar el modelo teórico al conjunto experimental.

Claims

REIVINDICACIONES

- registrar cada par de dichas mediciones de fuerza y longitud para los distintos grados de extensión de la muestra.

2. Método según la reivindicación 1 , que comprende las etapas de:

(a) definir varias fuerzas predeterminadas para la extensión de la muestra;

(b) aplicar sobre la muestra una de dichas fuerzas predeterminadas en la dirección normal;

(c) medir la longitud de la muestra en la dirección normal para dicha fuerza predeterminada;

(d) registrar dicha fuerza y dicha longitud como un par de valores asociados;

(e) repetir las etapas (b) a (d) para la misma u otra fuerza predeterminada.

3. Método según la reivindicación 2, en el que las distintas fuerzas predeterminadas se aplican en sentido creciente.

4. Método según la reivindicación 1 , que comprende las etapas de:

(a) definir varias longitudes predeterminadas para la extensión de la muestra;

(b) extender la muestra en la dirección normal a una de dichas longitudes predeterminadas;

(c) medir la fuerza aplicada sobre la muestra en dirección normal para dicha longitud predeterminada;

(d) registrar dicha fuerza y dicha longitud como un par de valores asociados;

(e) repetir las etapas (b) a (d) para la misma u otra longitud predeterminada.

5. Método según la reivindicación 4, en el que la muestra se extiende a las distintas longitudes predeterminadas en sentido creciente.

6. Método según la reivindicación 1 , que comprende las etapas de:

- definir varios instantes predeterminados de tiempo y una velocidad predeterminada de extensión de la muestra en la dirección normal;

- extender la muestra a dicha velocidad predeterminada;

- medir la fuerza aplicada sobre la muestra en la dirección normal y la longitud de la muestra en la dirección normal en cada instante predeterminado;

- registrar el par de dichas mediciones de fuerza y longitud para cada instante predeterminado.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de:

10. Método según la reivindicación 8 ó 9, en el que al menos uno de dichos parámetros es un parámetro mecánico de la muestra.

1 1 . Método según la reivindicación 10, en el que al menos uno de dichos parámetros es la rigidez flexural de los hilos de las mallas.