Lo
primero y más básico que debemos entender, es que para extraer
energía del viento, las velas actúan como las alas de un avión en
sustentación. Las toneladas de fuerza que hacen que un avión no se
caiga al suelo, son de la misma naturaleza que las fuerzas que hacen
navegar a nuestros veleros. ¡Y esto es lo único importante!
Cómo se genera la fuerza de
sustentación
Es
muy importante saber cómo se genera la sustentación en un ala o una
vela, pues esta fuerza es el verdadero "motor" de nuestro velero. Si
entendemos cómo y porqué se genera esta fuerza, sólo
necesitaremos un poco de sentido común para saber orientar las velas
y navegar en un velero.
El
resto es técnica. De hecho todos los artilugios de la arboladura,
herrajes, cabos, escotas, tensores, carriles de escota, la contra de
la mayor, poleas, sables, balumas, y todo el aparataje y acastillaje
no son más que “chatarras” inventadas para lograr que el
tejido de la vela se parezca lo más posible a la forma del ala de un
avión.
Por todo ello no es
de extrañar que los barcos con velas rígidas en forma de ala
naveguen muchísimo mejor que los que llevan velas como estamos
acostumbrados a ver "de toda la vida". El único y gran problema es
que las alas rígidas… ¡No se pueden plegar cuando llegamos a puerto!
Así
las cosas, todos los ajustes de las velas consisten en conseguir que
estas tengan el aspecto más parecido a un ala de avión. Se trata de
conseguir
el mejor perfil alar sin que se nos deforme la forma de la vela en
cuyo caso perderemos todo el empuje pues desaparece el “ala”
sustentador.
Una
vela, o mejor aún, un ala, lo que hace es
separar el aire entre el que avanza por delante y el que acelera por
detrás. Los recorridos de estos dos chorros de aire serán distintos
puesto que la distancia recorrida es mayor en la parte sotaventada
del ala. Como ambos flujos se han de juntar un poco más atrás del
borde de salida, necesariamente el aire del
camino de detrás de la vela tiene que acelerar y viajar más rápido que el
delantero.
El
genial Francés Bernoulli, descubrió hace ya un buen montón de
décadas que al aumentar la velocidad del fluido (aire) disminuye la
presión y viceversa. Digamos sin entrar en materia física,
que esta es una manera muy tosca (e irrespetuosa) de definir su
principio. O sea que delante de la vela, la presión ha aumentado al
ralentizarse
el viento y en la parte posterior ha disminuido… Esto es lo mismo
que decir que se ha creado una fuerza perpendicular a la superficie
de la vela que tiende a empujar la vela en esa dirección. ¡Et
Voila! Ya se ha creado la fuerza de sustentación.
La animación muestra
como el ala separa las moléculas de aire en dos recorridos distintos
que adquieren velocidades diferentes. La diferencia de velocidades
genera diferencia de presiones. Esta diferencia de presiones es la
que genera la fuerza conocida como sustentación.
En un velero la
energía propulsora extraída por las velas gracias al viento, es
obtenida a partir de la energía cinética del viento. Osea que las
velas frenarán un poco el viento, al extráele energía de su cantidad
de movimiento (m . v).
Medir la fuerza de sustentación
Al
aplicar el principio de Bernouilli y algunas ecuaciones que de él
se infieren, como el del efecto venturi, se
llega a una bella ecuación matemática que nos indicará la fuerza
propulsora de nuestro velero “L” medida en newtons de fuerza de la
siguiente manera:
En
donde
ρ
es la densidad del aire medida en kilos/
m3, V
indica la velocidad el aire en m/s, A es el área o superficie alar
de nuestra vela medida en
metros cuadrados, y Cl es un coeficiente de sustentación que variará dependiendo del
ángulo con el que ataca el viento, de tipo de perfil o forma alar de
nuestra vela.
Velas o mucho mejor alas
Si
la vela de regatas más perfecta con tejido laminado en mylar es
capaz de ofrecer un coeficiente sustentador pongamos de 1, con una
vela rígida de doble superficie alcanzaremos coeficiente entre 2 y
3.
¡Carai, eso es muchísima diferencia! Es decir,
a igualdad de
superficie, podremos casi triplicar la potencia de nuestras velas, la
potencia de nuestro plano vélico… ¡El futuro es prometedor!
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