– Navegando en competencia con ayuda de la ciencia –
Por Elías GH
La vela es un deporte único que combina la belleza del océano con la emoción de la velocidad y el desafío de los elementos. Si bien navegar puede parecer una actividad tranquila, los elementos pueden ser impredecibles y desafiantes. Uno de los factores clave en la navegación es comprender el concepto de «resistencia al avance» ó tambien conocido como «arrastre», que puede hacer o deshacer el rendimiento de un velero en competencia.
¿Qué es la resistencia al avance?
La resistencia al avance, tambien conocido como arrastre, es la fuerza que se opone al movimiento de un objeto a través de un fluido (en este caso, agua y aire). En la navegación, la resistencia del agua y el aire contra el casco, la quilla, el timón y las velas del barco crea esta fuerza de resistencia. La cantidad de resistencia depende de varios factores, incluida la forma del barco, la aspereza de la superficie del casco, el tipo de velas y aparejos además de la velocidad y dirección del viento con respecto al velero.
¿Qué factores afectan la resistencia al avance?
A continuación te presentamos los 3 factores principales para contestar esa pregunta:
1. El factor más importante en la navegación es la resistencia creada por el contacto con el agua . Cuando el casco del barco se mueve a través del agua, el agua crea resistencia contra el casco, provocando arrastre. La forma y el tamaño del casco, así como la profundidad y forma de la quilla, pueden afectar significativamente la resistencia al agua.
2. La resistencia creada por aire también es un factor en la navegación, especialmente cuando el barco se mueve a altas velocidades. Las velas, el aparejo y la tripulación de la embarcación crean resistencia al aire, lo que puede frenar la embarcación y afectar la maniobrabilidad.
3. La rugosidad de la superficie del casco es otro factor que afecta la resistencia. Un casco liso y limpio generará menos resistencia que un casco cubierto de imperfecciones o algas.
Tipos de resistencia al avance:
Hay cuatro tipos de resistencia al avance en la navegación:
1. Forma es causada por la geometría del barco. Un barco con un casco más ancho, chato y plano creará más resistencia que un barco estrecho y aerodinámico.
2. Fricción de la superficie es causada por la fricción entre el agua y el casco del barco. Un casco suave y limpio creará menos fricción con la superficie que un casco cubierto de percebes o algas.
3. Onda es causada por la creación de ondas alrededor del barco a medida que se mueve a través del agua. Cuanto más rápido se mueve el barco, más grandes son las ondas y se crea más arrastre de ondas.
4. Inducido es causada por la producción de sustentación por parte de las velas, quilla ó foil. A medida que las velas producen sustentación, también generan resistencia, lo que puede alentar el barco.
Resistencia al avance de forma
Representa una parte significativa de la resistencia al avance total experimentada por un velero. Este tipo de arrastre es causado por la geometría del barco y sus velas y en algunos casos puede representar un porcentaje importante del arrastre total, sobre todo en situaciones de poco arrastre inducido, lo que lo convierte en uno de los principales contribuyentes de arrastre.
Reducir la resistencia al avance es esencial para aumentar la velocidad y la eficiencia de un velero. Un velero con un casco de aerodinámico e hidrodinámico, una quilla eficiente y una forma de vela optimizada experimentará menos arrastre de forma y podrá navegar más rápido y de manera más eficiente a través del agua. Al reducir la resistencia aerodinámica, los navegantes pueden alcanzar velocidades más altas y mantenerlas con menos esfuerzo, facilitando mejores resultados en competencia.
A continuación te presentamos tres ejemplos de arrastre de forma en la navegación:
1. La forma, el perfil y el tamaño de la quilla pueden afectar significativamente la forma de arrastre de un velero. Un perfil con bajas propiedades hidrodinámicas produce más arrastre de forma que una de mejor perfil. La geometría de la quilla y sus proporciones también pueden crear más arrastre de forma y reducir la velocidad del barco.
2. La rugosidad de la superficie del casco puede afectar el arrastre de forma de un velero. Un casco que está rayado, picado o áspero produce más arrastre de forma que un casco liso, ya que crea más turbulencias y remolinos a lo largo del casco.
3. La geometría de las velas también puede afectar el arrastre de forma de un velero. Las velas con una forma más curva producen más arrastre de forma que las velas planas, ya que crean más turbulencias y remolinos alrededor de la vela y en sus extremos. Las velas con una forma más eficiente producen menos arrastre de forma y pueden ayudar a que el barco navegue más rápido.
Resistencia al avance por fricción
Es un factor importante en la navegación, ya que contribuye significativamente a la resistencia total experimentada por un velero. Es causada por la resistencia por fricción entre el agua y la superficie del barco, y representa alrededor del 30% del arrastre total en situaciones de poco arrastre inducido lo que lo convierte, junto con el arrastre de forma, uno de los principales contribuyentes al arrastre en situaciones con poca fuerza de sustentación.
Reducir la resistencia por fricción es esencial para aumentar la velocidad y la eficiencia de un velero. Una embarcación con un casco suave, limpio y con velas de materiales suaves o con poca fricción, experimentará menos fricción en general y podrá navegar más rápido y de manera más eficiente a través del agua. Al reducir la fricción, los veleristas pueden alcanzar velocidades más altas y mantenerlas con menos esfuerzo, lo que hace que su experiencia de navegación sea mejor y eficiente.
A continuación te presentamos tres ejemplos de arrastre por fricción en la navegación:
1. Un casco sucio o que tiene imperfecciones o algas, crea más resistencia de fricción. La superficie rugosa causada por estas imperfecciones crea más resistencia al avance, lo que dificulta que el barco se mueva a través del agua y se frene más facil que un casco limpio, pulido y libre de imperfecciones.
2. Una vela áspera o con bolitas produce más fricción que una suave, lo que puede impedir que generen la fuerza requerida para altas velocidades, esto en consecuencia reduce la posible velocidad máxima del barco.
3. Un aparejo desalineado o no está tensado correctamente, puede producir más arrastre por fricción ya que las velas no se ajustan y posicionan tan eficientemente con el viento.
Resistencia al avance de onda / ola
La resistencia onda es un factor importante en la navegación, ya que contribuye significativamente a la resistencia total experimentada por un velero. Es causado por la resistencia creada por las olas y puede representar hasta el 50% o más de la resistencia total experimentada por un velero.
Reducir la resistencia de la onda es esencial para aumentar la velocidad y la eficiencia de un velero. Los navegantes pueden reducir la resistencia de las olas minimizando el tamaño de las olas de proa y espejo de popa, evitando las olas pronunciadas, optimizando el ajuste de las velas y utilizando barcos diseñados para planear de manera eficiente. Al reducir la resistencia de las olas, los navegantes pueden aumentar la velocidad y la eficiencia del barco en el agua.
A continuación te presentamos tres ejemplos de resistencia al avance de onda en la navegación:
1. Onda de proa: Cuando un velero se mueve por el agua, crea una ola de proa que se aleja de la proa del barco. La ola de proa crear un arrastre de onda que esto a su vez frena al barco.
2. Onda de espejo de popa: El espejo de popa de un velero también puede crear una ola que se aleja de la popa del barco. Esta ola del espejo de popa al igual que la de proa, crea un arrastre de onda que frena al barco.
3. Olas pronunciadas: En situaciones de mucho oleaje, las olas pueden ser pronunciadas y crear mucha resistencia y frenar la embarcación a medida que avanza por el agua.
Resistencia al avance inducida
La resistencia inducida es uno de los factores más importantes en la navegación, ya que puede contribuir significativamente a la resistencia total experimentada por un velero. La resistencia inducida representa la mayor parte de la resistencia total experimentada por un velero, frecuentemente representa el 50% o más de la resistencia total.
Reducir la resistencia inducida es esencial para aumentar la velocidad y la eficiencia de un velero. Los veleristas pueden reducir la resistencia inducida ajustando adecuadamente las velas, utilizando diseños eficientes de timón y quilla, reduciendo el tamaño de los vórtices en las puntas de las velas y evitando una escora excesiva. Al reducir la resistencia inducida, los navegantes pueden aumentar la velocidad y la eficiencia del barco.
A continuación te presentamos cinco ejemplos de resistencia al avance inducida en la navegación:
1. Trimado incorrecto de las velas: Si las velas no se ajustan correctamente, puede provocar que la embarcación experimente una resistencia inducida excesiva. Si las velas están demasiado trimadas, el barco puede experimentar un exceso de fuerza generado por las velas, lo que provoca una resistencia inducida en las velas y mayor escora en el barco. Ambos son no deseables.
2. Vórtices en las puntas de las velas: Las velas debido a su funcionamiento, pueden crear vórtices de punta de ala en sus orillas y estos generan resistencia. Este tipo de arrastre es común en barcos con velas de baja relación de aspecto y se vuelve crucial reducirlos a traves del ajuste de las mismas velas si no tienen el diseño adecuado para reducir estos vórtices.
3. Diseño del timón y la quilla: Puede contribuir a la resistencia inducida. Un timón o una quilla mal diseñados pueden crear turbulencias no deseadas por separación de flujo o vorticidad de punta de ala, lo que puede aumentar significativamente la resistencia inducida del barco ya que al estar en contacto con el agua, cuya densidad es muy superior a la del aire, la fuerza de arrastre escala en esa misma proporción.
4. Navegación a alta velocidad: Cuando un velero navega a altas velocidades, puede experimentar un exceso de resistencia inducida. Esto se debe a que la alta velocidad crea una gran diferencia de presión entre la parte interna y externa de la vela, lo que crea una resistencia adicional no deseada y limita la velocidad máxima del velero.
5. Efecto de la ranura del foque: El espacio entre la vela mayor y el foque puede crear un área de baja presión que contribuye a la resistencia inducida. Esto se conoce como el efecto de la ranura del foque y por eso es de suma importancia que el foque y la mayor esten correctamente ajustados para lograr optimizar la generación de fuerza y mitigar el arrastre no deseado.
Conclusión
Comprender que genera la resistencia al avance en la navegación es esencial para maximizar la velocidad y la eficiencia de un velero en el agua. Los cuatro tipos de arrastre en la navegación (forma, fricción, onda, e inducido) juegan un papel muy importante en el arrastre total experimentado por un velero. Al comprender las causas y los efectos de cada tipo de resistencia al avance, podrás realizar ajustes en el diseño de tu embarcación, el ajuste de las velas y las técnicas de navegación para reducir esta resistencia, aumentar la velocidad y la eficiencia. Ya sea que navegues de crucero o regata, reducir la resistencia es clave para disfrutar de una experiencia de navegación más cómoda, eficiente, gratificante y con mejores resultados en competencias!
¿Estás buscando llevar tu experiencia de navegación al siguiente nivel? Deja que nuestro equipo de expertos te ayude a reducir la resistencia y aumentar la velocidad y la eficiencia en el agua. Con nuestras técnicas comprobadas a lo largo de muchos años y soluciones personalizadas, podemos ayudarte a mejorar tu navegación y aprovechar al máximo tu tiempo en el agua.
No te conformes con un barco lento e ineficiente escribenos hoy un correo a contacto@dixeo.mx para programar una consulta y comenzar el camino a una experiencia de navegación más rápida y fluida.
Para más contenido de este tipo te invitamos a que te registres a nuestro newsletter aquí para mayor información sobre este y otros temas que sean similares a tus intereses.
Tambien puedes registrarte a nuestro newsletter aqui mismo en la parte inferior de la página web.
¡Muchas gracias y buen viento!