Navegar más rápido que el viento
Recientemente, los dos superveleros participantes en la Copa América de vela, BMW Oracle y Alinghi han realizado una exhibición de prestaciones en aguas valencianas. Alguno con mejor resultado que otro pero ese no es el tema que nos ocupa. El asunto es que en su primer match race, alcanzaron velocidades superiores a los 20 nudos con apenas 8 nudos de viento.
¿Cómo puede ser esto? Para entenderlo hay que entender el concepto de viento aparente.
A medida que un barco de vela aumenta su velocidad, al viento real se suma el generado por la propia velocidad del barco. A esto se le llama el viento relativo o aparente. Al aumentar dicho viento aparente, el velero ya tiene más viento con el que generar más velocidad y así sucesivamente. En teoría podría seguir aumentando indefinidamente, pero el limite lo pone el coeficiente de resistencia (hidrodinámica y aerodinámica) que llega un momento que es superior al empuje que pueden generar las velas.
Por otra parte, a medida que aumenta la velocidad del barco, el viento aparente viene cada vez más a proa. Para entender este fenómeno hemos de descomponer las fuerzas en dos vectores, el del viento real y el de la velocidad del barco. Cuando aumenta la velocidad del barco, ese vector » se alarga» lo que hace que la resultante, que es el viento aparente varíe su ángulo acercándose más a la línea de crujía. Esto es, más hacia la proa. Eso supone otro límite: cuando el viento role tan hacia la proa que supere el ángulo que permiten ceñir nuestras velas, estas dejarán de tener sustentación y perderán potencia impidiendo que aumentemos la velocidad y volviendo a llevar el viento aparente hacia el través.
¿Qué pasa pues con los vientos portantes, aquellos que van entre el través y la proa?
Dependerá del tipo de vela que usemos y de la velocidad que sea capaz de alcanzar el casco de nuestro barco. En principio (exceptuando un viento que llegue justo por la popa) el viento aparente irá rolando en dirección a la proa, lo que nos permitirá trimar las velas de un largo, al través y de allí a la ceñida a medida que alcancemos velocidades mayores.
Los catamaranes y trimaranes de la Copa América tienen mucha potencia vélica y poca resistencia, lo que les permite llevar al límite esa teoría, usando gennakers y foques enormes y ligeros como el code 0. Empiezan navegando con el viento por el través y a medida que ganan velocidad van trimando la vela para ceñir, logrando velocidades muy superiores a la del viento.
A otra escala, bastante más modesta, es lo que hicimos el pasado domingo en la regata El Balís-Barcelona. A pesar de tener un viento real bastante débil y de haber hecho una salida bastante mala, fuimos ganando aparente hasta lograr una velocidad más que respetable, entre 6 y 8 nudos. Lo que nos permitió acabar el recorrido adelantando a veleros de mayor eslora. El First 36.7 Tete, agradece mucho que estés constantemente ajustando el trimado de las velas y va sumando décimas que aumentan el aparente, mejorando la velocidad, etc, etc… en la foto, alcanzando a un First 40.7 en la llegada a la boya de meta.
Y en la práctica ¿esto como se come?
En ceñida: cualquier maniobra de virada supone perder velocidad del barco. Por eso, al virar en ceñida y cambiar el foque de banda, al principio no podemos cazar a tope la escota, porque no hemos alcanzado aún la velocidad necesaria para sacar rendimiento a ese ángulo de vela. A medida que vayamos ganando velocidad podemos ir aplicando más tensión a la escota para aplanar la vela y lograr más sustentación y velocidad.
Con spi al largo: empezaremos orzando un poco para ganar velocidad. A medida que ésta aumente el viento aparente se desplazará más al través (en dirección a la proa) y nos permitirá caer más manteniendo una velocidad que no hubiésemos logrado de otro modo.
Hola Vicente
Muy bien con el razonamiento, ya lo vi en la LTP.
Tomo nota para mi modesta embarcación e ir apurando el trimado para sacar mas rendimiento.
Lo de la CA me parece una gilipollada, estos está en otra galaxia que no es la nuestra ni la de nuestros nietos. Estos no son barcos ni se merecen estar dentro de las federaciones de vela.
Es mi opinión.
Saludos
Ricardo, tu embarcación no es tan modesta, es un buen pepino al que le irás sacando cada vez más rendimiento a medida que os conozcáis. Ya verás.
Lo de la Copa América es una exhibición de tecnología. A mi me parece bien como laboratorio para experimentar nuevas formas, materiales y conceptos que llevarán a los barcos del futuro. Si no fuese así seguiríamos navegando con carabelas 🙂
Hola Vicente.Gracias por tu explicación, aquí tengo un resumen de lo que ya he intentado en mas de una ocasión explicar. A todo ello añadiría una referencia a la importancia que tiene la forma del casco,su calado y peso de la quilla para poder entender este fenómeno.Gracias y un abrazo Joan Enric
Vicente, enhorabuena por tu blog. Muchas gracias por mostrarnos el mundo de la vela desde una visión personal.
Te comunicamos que desde ‘Barcos y Náutica’ hemos decidido poner un enlace a tu blog para poder acercar tus comentarios a mucha más gente.
Excelente nota! me ayudo mucho a clarificar como es posible q con una cierta velocidad de viento se alcancen velocidades del barco mayores q las del viento. Es todo culpa del viento aparente…
[…] Cuando el viento está tan suave, el trimado correcto de las velas se vuelve algo crítico. Una escota cazada un centímetro más de la cuenta altera inmediatamente el rendimiento. Trapa, escota, carro, balumero, pajarín… todo debe ajustarse al milímetro para sacar la máxima potencia y lograr que las 8 toneladas del barco empiecen a tomar velocidad y generar viento aparente. […]
Eso de que se puede superar la velocidad del viento gracias al viento aparente ya lo he visto en otros sitios y no es cierto. Al aumentar la velocidad del barco lo único que aumenta es la componente del aparente que se opone al avance del barco y eso es de sentido común que no ayuda a que el barco corra más. Un barco correrá más o menos en función de la resistencia al avance de su casco y el empuje de sus velas. No tiene más truco que eso.
A mí me gusta hacer el símil con una pastilla de jabón sobre el suelo. Si su superficie tiene un ángulo de 45º (relación 1:1) y presiono sobre ella a 1km/h con el dedo, la pastilla avanzará a 1km/h. Si la superficie tiene un ángulo de relación 2:1 y presiono a 1km/h avanzará a 2km/h. Si tiene un ángulo 4:1 ya os imagináis. Al final, la superficie será tan horizontal que la fricción con el suelo será superior al avance que le provoco y la pastilla no se moverá por más que apriete. Así que depende de la fricción que tenga la pastilla el que pueda multiplicar por más o menos el avance del dedo.
Andrés, tienes razón en cuanto a que eliminar al máximo la resistencia es fundamental para lograr velocidad, pero el viento aparente si permite superar a vela la velocidad del viento real.
Al navegar en rumbos entre el través y la ceñida, el viento aparente es superior al real y por tanto nos da mayor potencia vélica, que nos proporciona velocidad, que a su vez aumenta el viento aparente. El equilibrio se encuentra cuando el aumento de resistencia del conjunto velas+casco ya no permite aumentar más la velocidad, pero en ese punto y dependiendo del velero (o windsurf, o kite) ya podemos estar navegando más rápido que el viento real.
Un velero con un casco ligero y bien pulido, con la forma adecuada y unas velas que proporcionen el máximo empuje con la mínima fricción puede hacer eso. Probablemente un velero de crucero, pesado y con unas velas estándar no llegue nunca a lograrlo.
Querría ver unos dibujos con los vectores que hacen ir a una velocidad superior al viento real.
La explicación dada en este apartado «Navegar más rápido que el viento», aunque cualitativa y divulgativa es físicamente correcta. El viento aparente es tan «real» como el viento real.
La única crítica a la explicación es que usa el término «… ese vector ‘se alarga’…» de forma correcta pero en un contexto de navegación en español náutico se puede confundir con la expresión «alargar» que significa un role de viento hacia popa (provocado por un cambio en la dirección del viento real o efecto combinado de cambio de rumbo). El antónimo es «escasear», que significa que el viento se va a la proa. Muchas veces se utiliza «escasear» incorrectamentet para decir que baja la intensidad, que en términos precisos es «amainar».
Saludos.
Siento ser aguafiestas, pero la explicación de que se puede navegar más rápido que el viento gracias al viento aparente no es que sea incorrecta, es que es absolutamente falsa. Y lo seguirá siendo por más que se repita. La energía se extrae de donde está: del viento real. Si la embarcación tiene una muy baja resistencia hidrodinámica, al aumentar su velocidad aumenta el volumen de viento real que intercepta por unidad de tiempo. Si es capaz de moverse a 2,5 veces la velocidad del viento real, -como el trimarán de la copa américa, o como un windsurf-, la energía capturada por unidad de tiempo aumenta en idéntica proporción. Es decir, la potencia de impulsión en la vela es 2,5 veces mayor que en el instante de arrancar. La componente de viento debida al propio avance -la que se suma al real para dar el aparente- da potencia en la vela, sí, pero no contribuye al avance, cero, sólo contribuye al arraste (a frenarse) y a la escora. Lo importante del viento aparente es que condiciona el rumbo cuando la velocidad de la embarcación o «chisme» es muy superior a la del viento real. Ejemplo: el greenbird (el vehículo a vela más rápido sobre este planeta) supera en 5 veces la velocidad del viento real. Arranca en rumbo de aleta, casi en popa, y aunque mantiene el rumbo respecto del viento real, a velocidad máxima avanza ciñendo a rabiar, al límite. Y eso limita la velocidad que puede alcanzar, que tampoco está mal: 120 knts en tierra, y 140 en hielo!! Busca en google. Saludoooos! Tonio
Discrepo contigo en que seas un aguafiestas Antonio, te limitas a dar tu opinión.
Pero que un velero, en el agua, puede ir más rápido que el viento real, no es una opinión, es rigurosamente cierto y está comprobado de forma práctica una y otra vez. La explicación teórica de suma de vectores de fuerzas sirve para entender el porqué, pero para creerlo, sólo necesitas un velero rápido y un anemómetro para comprobar que si, se puede navegar más rápido que el viento real.
Hablamos siempre de ir más rápido que el viento real. Y de que eso se consigue gracias al fenómeno conocido como viento aparente. Lo que no he dicho en ningún sitio es que podamos ir más rápido que el viento aparente, pero lo puntualizo por si hay alguna duda.
Un saludo y gracias por leer el blog 🙂
No sé, no sé … Esta afirmación de que se puede andar, por efecto del viento (real) a una velocidad superior a este me cuesta aceptarlo (yo es que soy muy racionalista…). Fijaros que esta afirmación de ser cierta, que yo por lo dicho lo dudo, cuestiona el principio del rendimiento energético que dice que nunca es superior a uno, máxime cuando en este caso existe una fuerza contraria como es el rozamiento del casco con el agua.
Lo primero es que comprendas el concepto del viento aparente. El viento aparente es la resultante del vector de viento real, más el vector de velocidad del barco. Cuanto estos vectores suman (porque el barco va en un rumbo entre la ceñida y el través), el viento aparente es superior al real. Y ese es el viento que reciben las velas, y por tanto más potente que si el barco estuviese parado.
En el caso de vientos portantes, lo que ocurre es que el barco surfea las olas y añade a la fuerza del viento, la fuerza de la gravedad que impulsa al barco «cuesta abajo» en la ola. Ese aumento de velocidad también aumenta el viento aparente, con lo que el ciclo se va multiplicando y permite navegar más rápido que el viento real.