Velas del futuro: alas
rígidas
Las velas rígidas exigen palos fuertes sin jarcia fija, lo cual
reduce los esfuerzos que han de soportar los cascos para aguantar el
palo mediante sus jarcias, y esto permite reducir el peso del casco
y su dimensión de manga. Desaparecen los esfuerzos de compresión del
palo que obligan normalmente a fuertes refuerzos en el pie de mástil, y que en ocasiones han llegado a partir literalmente un
casco de competición en dos.
Una de las ventajas más importantes de utilizar un palo sin jarcia
es la completa eliminación de las resistencias que producen al
viento los cables de obenques, stays y demás elementos de la jarcia
fija. Aunque las jarcias fabricadas con cables macizos de sección
circular ofrecen menor resistencia, esta es tan importante como un
perfil alar de ¡10 veces su diámetro! Multiplique por dos obenques,
sume dos stays, sume dos obenquillos y otros tantos tramos entre crucetas y entenderemos la
altisima resistencia aerodinámica de una jarcia
fija.
La resistencia, como también lo hace la fuerza de sustentación de una
vela, depende del cuadrado de la velocidad del viento y por esta
razón al subir
la fuerza del viento estas resistencias crecen de forma brutal.
El perfil de una vela rígida
Lo ideal en una vela rígida será poder utilizar un perfil tipo NACA
como el que vemos en las alas de los planeadores. El rendimiento
sería fantástico. Pero trabajar en el plano vertical y tener que
poder ser orientado a las dos bandas, impide poder utilizar un
perfil asimétrico (¡salvo que siempre navegáramos a una misma
banda!)
Por ello se ha sustituido el perfil ideal por un ala simétrica a la
que le acompaña un alerón también simétrico que puede rotar sobre el
borde de salida del ala y seguido de otro segundo alerón que a su
vez rota sobre el extremo del 1º alerón. Con este tipo de
configuración, a igualdad de superficie de vela, estas consiguen una
sustentación del doble de fuerza de lo que se puede conseguir con la
mejor vela de regatas flexible. Si en vez de 3 perfiles utilizamos
uno de 6 perfiles encadenados la forma final es mucho más perfecta y
se consiguen empujes 2,5 veces el de la mejor vela tradicional,
aunque la necesidad de utilizar más perfiles y cables de control
incrementa considerablemente la resistencia aerodinámica total del
ala.
La idea es conseguir configurar la forma del perfil alar al inclinar
estos alerones unos respecto a los otros. A su vez todo el conjunto
puede rotar sobre el palo para conseguir modificar el ángulo de
ataque al viento.
De esta manera se puede modificar a voluntad la fuerza de
sustentación y modificar libremente el ángulo de ataque hasta
alcanzar el máximo rendimiento.
A diferencia de las velas de
siempre, al modificar un ajuste no se estropea el ajuste de los
demás elementos del ala. Si por ejemplo modificamos el ángulo de
ataque al hacer rotar el palo, la forma y perfil alar no se
modifica. Así, es posible aplanar el ala con ángulo de ataque nulo
para que el barco no avance y permanezca sin apenas resistencia al
viento.
En un plano vélico convencional, cuando dejamos las velas al viento,
estas se ponen a gualdrapear con violencia machacando el tejido, y
generando una resistencia brutal que producirá una fuerte deriva. En
las velas tradicionales el ajuste de cualquier elemento estropea de
forma inmediata los demás ajustes de la vela. Si por ejemplo
largamos un poco de escota de mayor, para lograr un perfecto ajuste
de esta vela, y aunque no se haga con los veleros de crucero,
tendríamos a continuación, maniobrar en la contra para ajustar
la bolsa de la mayor, tocar el carril de escota, cambiar ligeramente
la tensión de la driza,… Cualquier cambio afecta a todos los demás.
Manejar una vela rígida es mucho más sencillo de lo que a primera
vista pudiera parecer. Cada ajuste afecta a su propia variable y no
altera los demás ajustes. Además, lo que se ha diseñado en la mesa de
ingeniería es realmente lo que conseguimos en la práctica y todo es
más controlable.
El viento relativo
Tan poca resistencia y tan alto rendimiento en este tipo de velas
alas, hacen que los barcos naveguen como flechas a mucha velocidad.
La eliminación de la resistencia al viento en la jarcia elimina los
sonidos típicos del viento de un velero tradicional y hace que la
sensación al navegar muy rápido, en torno a los 20 nudos, sea
decepcionante y muy inferior a la que le correspondería en un velero
tradicional.
Cuando nos desplazamos en
nuestro
velero a toda velocidad, aumenta nuestro viento relativo y por ello
cambiará la dirección del viento hacia la proa, venga de donde
venga. Ocurre lo mismo que cuando aceleramos en un coche
descapotable. Aunque existiera viento cruzado, nuestro viento
relativo tiende a venir desde delante a medida que vamos acelerando
más y más.
Es de tal importancia este cambio de dirección debido al viento
relativo, que al aumentar la velocidad del velero, un viento de través o descuatelar enseguida se hace tan de ceñida que
sólo las velas
rígidas e indeformables aguantan su forma y por tanto mantienen la
sustentación y por tanto su potencia. En una vela normal a medida que aumenta el viento
relativo y este se hace más de proa, la curvatura se hace inestable
y la vela pierde su forma alar y por tanto su rendimiento.
Cuando el viento se hace demasiado fuerte en las velas
convencionales, debemos tomar rizos para reducir la superficie y por
tanto reducir la potencia de la vela y la fuerza de escora. Pero la
altura completa del mástil sigue produciendo resistencia y se
mantiene o incluso aumenta la fuerza de deriva.
Por el contrario en un ala rígida, para reducir la potencia basta
con modificar la forma del perfil y el ángulo de ataque con el
viento. Es incluso posible dejar la vela con sustentación
nula
sin aumentar la resistencia aerodinámica. En realidad lo que se hace
es aplanar el perfil en los alerones de la parte superior de la vela
para que la potencia se produzca sólo en la parte inferior del ala y
por tanto se disponga de potencia pero con un muy reducido momento
de escora. ¡Es fabuloso!
Ajustar una vela ala
Hablamos de una vela de tres elementos. Ya hemos comentado que
incluso las hay de 6 pero siguen la misma norma. El ajuste del
ángulo de los elementos es lo que permite definir la forma final del
perfil alar. El primer elemento está sólidamente unido al eje
vertical formado por una estructura en fibra de carbono. Este es el
primer ajuste angular que hace pivotar todo el ala sobre el
rodamiento plano o rótula alojados en la cubierta. En los primeros
diseños de alas, el eje se encontraba demasiado retrasado respecto
al centro de empuje, haciendo el conjunto demasiado neutro, como si
se tratara de un timón muy compensado, y por tanto demasiado blando.
Los nuevos diseños tiene el eje de giro mucho más adelantado lo cual
permite una gran reacción del conjunto y por tanto más eficacia en
los ajustes del ala.
En el borde de salida de este primer elemento se encuentra el primer
flap similar al de cualquier avión. Y en el borde de salida de este
segundo elemento se encuentra el tercer elemento a modo de segunda
ala, de modo que el segundo elemento es una extensión del primer
elemento, mientras que el tercer elemento es un foil que trabaja de
forma independiente pero en conjunción con los elementos 1 y 2. El
foil tiene un perfil simétrico NACA de tipo 0009 desde el que salen
unas líneas de control para pivotar el segundo elemento, y otras
para controlar el tercer elemento. Finalmente todo el conjunto puede
rotar sin alterar el perfil alar definido, para ajustarse al ángulo
con que nos ataca el viento relativo.
Cuando necesitemos configurar el perfil alar para vientos de ceñida
solo tendremos que modificar ligeramente el ángulo del foil sin
tocar el ángulo del flap. El juego consiste en ajustar foil y flap
para conseguir el mayor empuje y la menor resistencia del perfil
alar conseguido. Con vientos de popa el asunto reside en mantener un
flujo de viento continuo con una fuerte deflexión del flap mientras
logramos una ranura entre el flap y el foil.
En definitiva disponemos de una primera línea de control que
ajustará el ángulo de giro de todo el conjunto alar. Una segunda
línea permite ajustar el ángulo del flap respecto al ala en un
ángulo máximo de 15 grados a ambos lados. La tercera y cuarta línea
permiten ajustar el ángulo del foil en la parte baja del ala y en la
parte alta del ala y se pueden utilizar de forma conjunta o
separada.
De hecho con vientos muy fuertes
podríamos llegar a crear sustentación positiva en la parte inferior
para empujar sin generar demasiado par de escora y algo de
sustentación negativa en la parte superior del ala que nos ayudara a
disminuir la escora del barco. ¡Esto ya es increíble!
Existe una última línea de control que permite ajustar la separación
entre el segundo y tercer elemento para aumentar o disminuir el
efecto canal entre estas dos secciones.
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