Álgebra y geometría del angulo entre mástil y tapa armónica. Cálculos y un esquema.

charangohabsburg

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Álgebra y geometría del angulo entre mástil y tapa armónica. Unos cálculos y un esquema que explica las relaciones entre ángulo del mástil, ángulo del diapasón, grosor del diapasón, curvatura de la tapa y altura de las cuerdas.

En el foro guitarra.artelinkado ya se ha hablado varias veces sobre el ángulo entre el mástil y la tapa armónica, por ejemplo aquí (y en seguida). Francamente, nunca llegué a tomarme el tiempo para seguir las explicaciones escritas, más bien pensé de aclarar el asunto algún día con un simple dibujo.

Cuando por fin me había puesto a dibujar, de una vez también he añadido algunas formulas que nos permiten de hacer unos "prognosis" sobre el diseño que estamos empleando. Con eso no quiero crear la imagen que yo sería un matemático, el contrario es el caso. Pero a veces, a pesar de todo la matemática nos puede ayudar de imaginarnos ciertas cosas. ;)

También la curvatura que se le da a la tapa armónica juega un rol importante en el diseño del mástil y del diapasón. Hay que tener en cuenta que la curvatura que con el ahuecado de la solera se le da a la tapo armónica, al momento de poner las cuerdas disminuye. El guitarrero Norteamericano Eugene Clark, en el artículo Building with the Spanish Solera, American Lutherie Nr. 92, 2007 menciona que la curvatura final de la tapa (guitarra con cuerdas afinadas) requiere una solera que tenga una curvatura que sea aproximadamente 1.5 veces mayor. Con otras palabras: si la curvatura de la solera, en su centro llega a una profundidad máxima de 3 mm, al final la tapa tendrá un abombado de 2 mm. Parte de la curvatura la tapa ya pierde en el proceso de hacer la guitarra, un poco más se pierde la curvatura al tensar las cuerdas.

Adelantando el resumen (los enlaces a los siguientes mensajes seguirán en unos minutos):

  • Aquí está la fórmula que nos permite calcular el radio de la curvatura, partiendo de la profundidad máxima del vaciado de la solera, y del diámetro de la plantilla en la altura del puente / ancho máximo del lóbulo inferior.
  • Aquí está la fórmula que nos permite calcular la profundidad máxima del vaciado de la solera, partiendo del radio de curvatura y del diámetro de la plantilla en la altura del puente / ancho máximo del lóbulo inferior.
  • Aquí presento un esquema que explica de manera fácil las relaciones entre ángulo del mástil, ángulo del diapasón, grosor del diapasón, curvatura de la tapa y altura de las cuerdas.
  • Aquí está la fórmula que permite calcular el vaciado circular o que más bien de la curvatura de un taco de lija curvado, partiendo de radio de curvatura.
 
Fórmula para calcular el radio de la curvatura, partiendo de la profundidad máxima del vaciado de la solera, y del diámetro de la plantilla en la altura del puente / ancho máximo del lóbulo inferior.

1-R_img.jpg

Por hacer las medidas mejor visibles la curvatura en el dibujo es de un radio exageradamente pequeño, y la solera (rectángulo) es demasiado gruesa.

R = radio de la curvatura de la solera
D = "diámetro" de la plantilla en la altura del puente / ancho máximo del lóbulo inferior
Pmax = profundidad máxima del vaciado de la solera

Empecemos con:
(1)
1-R_formulas_1.jpg


Según las ecuaciones binómicas (ver cuadernos del colegio... ;) )
(2)
1-R_formulas_2.jpg


Entonces, en la primera fórmula (1) podemos remplazar
1-R_formulas_2-1.jpg
por
1-R_formulas_2-2.jpg


y obtenemos:
(3)
1-R_formulas_3.jpg


=>
(4)
1-R_formulas_4.jpg


=>
(5)
1-R_formulas_5.jpg


=>
(6)
1-R_formulas_6.jpg
 
Última edición:
Fórmula para calcular la profundidad máxima del vaciado de la solera, partiendo del radio de curvatura y del diámetro de la plantilla en la altura del puente / ancho máximo del lóbulo inferior.

2-Pmax_img.jpg

R = radio de la curvatura de la solera
D = "diámetro" de la plantilla en la altura del puente / ancho máximo del lóbulo inferior
Pmax = profundidad máxima del vaciado de la solera

Vamos partiendo desde la misma fórmula como antes:
(1)
2-Pmax_formulas_1.jpg


=>
(7)
2-Pmax_formulas_2.jpg


=>
(8)
2-Pmax_formulas_3.jpg


=>
(9)
2-Pmax_formulas_4.jpg


=>
(10)
2-Pmax_formulas_5.jpg


Listo.
 
Esquema que explica de manera fácil las relaciones entre ángulo del mástil, ángulo del diapasón, grosor del diapasón, curvatura de la tapa y altura de las cuerdas.

Click en la imágen para verla en plena resolución (2288px × 1495px)

Las medidas en el dibujo solamente representan un ejemplo (de una sola cuerda).

El esquema no es proporcional, o sea:
  • el eje y' de la "altura" está estirado: un cuadro del papel representa un milímetro.
  • el eje x' está comprimido. Lo importante es que el traste 12 está en el centro entre cejuela y selleta.
...y está representando la curvatura de la tapa y la forma de los trastes de manera simbólica,
  • en el dibujo solamente se respeta sus respectivas alturas.

La curvatura rayada representa la tapa "hundida" por aproximadamente 1/3 (según Eugene Clark, véase introducción aquí). Respectivamente, la cruz rayada representa la altura de la selleta con tapa "hundida" por la tensión de las cuerdas.

Este simple modelo nos permite de jugar, cambiando ángulo del mástil (medido en elevación en milímetros), grosor del diapasón, dimensiones verticales de puente con selleta, y altura (curvatura) de la tapa.
 
Última edición:
Fórmula para calcular el vaciado circular o más bien la curvatura de un taco de lija curvado, partiendo del radio de curvatura.

De todas maneras, hay que tener en cuenta que el vaciado de la solera debido a la forma no circular de la guitarra, no es perfectamente circular, más bien la periferia a del vaciado se parece a una pera. Rafael López Porras, en su página web http://www.rafaellopezehijo.com tiene unas buenas ilustraciones del vaciado de la solera.

5-p_img.jpg

R = radio de la curvatura de la solera
x = distancia desde el centro de la solera
p = profundidad del vaciado en una distancia x desde el centro de la solera
Pmax = profundidad máxima del vaciado de la solera ("centro")
a, y = distancias auxiliares

(11)
5-p_formulas_1.jpg
donde (12)
5-p_formulas_2.jpg


(13)
5-p_formulas_3.jpg


=>
(14)
5-p_formulas_4.jpg


=>
(15)
5-p_formulas_5.jpg


Ahora, a la fórmula (11) insertemos y de la fórmula (12):
p = Pmax - (R - a), donde vamos a insertar a (15) y obtendremos:
(16)
5-p_formulas_6.jpg


=>
(17)
5-p_formulas_7.jpg


Con este p en función de x (y de R y de Pmax, ambas medidas conocidas) se puede calcular los puntos de, por ejemplo un taco de lijar.
 
Última edición:
Amigo Julio:
Gracias por tu amable comentario.

Impresionante el trabajo, [...]
Al terminar esta presentación pensaba casi lo mismo, pero en un sentido negativo: me pareció impresionante el número de renglones que contienen fórmulas. Esto podría intimidar a los que no se preocupan mucho de las matemáticas (aunque no me puedo imaginar que esto te podría pasar a tí, Julio).

En fin, solamente se quedan tres fórmulas:
  1. para saber el radio que corresponde a una cierta profundidad máxima de la solera: (6)
    1-R_formulas_6.jpg
  2. para saber la profundidad máxima de un cierto radio de vaciado de la solera: (10)
    2-Pmax_formulas_5.jpg
  3. para saber la profundidad del vaciado en cualquier lugar de la solera: (17)
    5-p_formulas_7.jpg

Todo el resto es explicación y derivación de las fórmulas, por no decaer al pecado de hacer creer en vez de hacer entender.
Sobre todo las fórmulas (6) y (10) pueden satisfacer una curiosidad que por lo menos a mí varias veces me asaltaba.

El esquema
para visualizar los efectos de las medidas de ciertos componentes de la guitarra ya lo tenía en mi mente desde varios años. En realidad se trata de algo bastante simple pero, según mi opinión muy útil por no perder el norte al momento de tomar decisiones respecto a elementos importantes del diseño de la guitarra.

Amigo Silvestre: gracias por el aplauso.
Menudo trabajo... [...]
Si era trabajo, aunque tengo que confesar que (casi) solamente consistía en realizar los dibujos, encontrar sus tres correspondientes fórmulas, escribirlas, escanearlas y recortar los scans, y redactar el texto. :oops: La mayor parte del trabajo intelectual, felizmente ya lo han hecho los científicos de hace muchos siglos. Por otro lado siempre es un esfuerzo de volver a buscar lo que se ha aprendido hace años. Si gracias a esta presentación en algún momento alguien se podrá ahorrar esta búsqueda, la misión estará cumplida.
 
Muchas gracias por tu elogio, Rafael.

Una pregunta.
En el primer mensaje de este hilo he mencionado la cantidad del hundimiento de la tapa domada al momento de someterla a la tensión de las cuerdas, refiriéndome unicamente en la experiencia del guitarrero Eugene Clark:

[...] Hay que tener en cuenta que la curvatura que con el ahuecado de la solera se le da a la tapo armónica, al momento de poner las cuerdas disminuye. El guitarrero Norteamericano Eugene Clark, en el artículo Building with the Spanish Solera, American Lutherie Nr. 92, 2007 menciona que la curvatura final de la tapa (guitarra con cuerdas afinadas) requiere una solera que tenga una curvatura que sea aproximadamente 1.5 veces mayor. [...]

¿Puedes confirmar este factor de aproximadamente 1.5?

Seguramente este factor depende de varios otros factores, y no estoy muy seguro dentro de que márgenes puede oscilar.

Por supuesto estoy dirigiendo la misma pregunta también a los demás guitarreros que están leyendo en este foro.


Saludos,
Markus
 
Pongo este hilo a disposición de todos, esperando que sirva para la comprensión de, por ejemplo las consecuencias de la magnitud del domado (abombamiento) de la tapa, y otras características geométricas de la guitarra.
 
Hola Markus,

los enlaces se han perdido. Sería de gran ayuda poder estudiar esas formulas que propones.

Saludos,
 
Hola Markus,

los enlaces se han perdido. Sería de gran ayuda poder estudiar esas formulas que propones.
En enero pasado había un problema mayor en el servidor de mi propia web. No estaba consciente de que la mayor parte de mis imágenes para guitarra.artepulsado se ha desaparecido. Tengo todavía todo en mi ordenador y trataré de volver a subir todo.

Gracias por avisar.
 
Veo que ya hace doce años que publicaste este mensaje. Solamente quiero agradecer esta grandísima colaboración y excelente trabajo. Hace más de una semana que estoy viendo videos y buscando información. Cuando he visto esto, he sentido una gran satisfacción porque con esto se aclaran muchas cosas. es necesario hacer cálculos a partir de la altura de los trastes, del puente, de la curvatura de la tapa, del grosor del diapasón... Genial!!!
 
Buenos días.
Mi afición a la guitarra flamenca y a las "manualidades" (mi mujer dice que soy un manitas...jeje) me han llevado a dedicarme en mis ratos libres a la construcción y reparación de algunas guitarras. Solo a título particular, como afición.
Es algo que me fascina e intento de aprender y experimentar todo lo que puedo.
Por otro lado, mi formación en Ingeniería Informática y conocimientos en matemáticas me han permitido desarrollar cálculos útiles para la construcción del instrumento y plasmarlo en una serie de hojas de cálculo explicadas.
A continuación paso los enlaces a dos de esos ficheros para quien le pueda interesar.

Este primero permite calcular la altura de las cuerdas en el traste 12.
https://drive.google.com/file/d/1pwoHoXUqfbGpuQ6MNrI7qHdRmaT8UAkI/view?usp=sharing[/URL]


Este segundo calcula la gráfica que representa los aros de la guitarra con su forma en función del abombamiento del fondo y que puede servir de plantilla.
https://drive.google.com/file/d/1vcrs88a0Gh2X_dfywqXPCh-Lrbi0c_ay/view?usp=sharing[/URL]

Espero que os guste y podáis darle utilidad.

Saludos
 
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