Propulsion velera

Javier Angel Ramírez Masferrer
Doctor Ingeniero de Minas
Arquitecto. Especialista en nuevas tecnologías de la construcción
Alférez de Fragata (IMECAR)
Capitán de Yate
Piloto Privado de Aviones

Profesor titular de Universidad (Universidad Politécnica de Madrid)
Director Técnico de la Entidad para la Calidad de la Construcción de Madrid

Introducción

Se va a procurar ver, de formaescueta, la técnica que permite avanzar a los barcos en rumbos relativamente cercanos a la dirección de donde viene el viento. Para ello van a utilizarse sencillos teoremas de la mecánica y la mecánica de fluidos.

También se va a estudiar brevemente qué efectos indeseables produce la propulsión a vela sobre la embarcación, como por ejemplo la escora, y como contrarrestarlos.

Por último seplantea la cuestión del rumbo en que se puede conseguir la velocidad máxima en una embarcación a vela.

Sistema físico en estudio

El sistema físico que se va a estudiar es una embarcación a vela. No se quiere ahora entrar a fondo en las cualidades náuticas de la misma, sino en sus propiedades físicas y mecánicas.

La embarcación a vela se compone fundamentalmente de tres partes, que son: elcasco, la jarcia y los apéndices inferiores.

El casco es la parte de la embarcación, cuyo objetivo fundamental es flotar, es decir mantener el conjunto sin que se hunda en el agua.

La jarcia es la parte de la embarcación cuyo fin es interaccionar con el viento. Se puede distinguir entre jarcia fija, o jarcia de labor. La diferencia fundamental entre ambas, es que la jarcia fija estárígidamente unida al resto de la embarcación (generalmente al casco), y la de labor es orientable, según la dirección del viento.

De forma muy esquemática, se puede decir que, la embarcación tiene unos apendices inferiores, cuya función es interaccionar con el fluido agua en movimiento. Estos son fundamentalmente de dos tipos, los que procuran disminuir el desplazamiento lateral de la embarcación,que suelen ser fijos al caso, y se llaman orza o quilla, y los que procuran orientar la embarcación moviéndose ellos, como es el caso del timón, o timones en algunos casos.

Teoremas que permiten el estudio

Para estudiar el movimiento de una embarcación a vela, se utilizan fundamentalmente cuatro teoremas. Dos de ellos pertenecen al área de conocimiento de la mecánica, y son el Segundoaxioma de Newton, y el Teorema del momento cinético, y otros dos a la Mecánica de fluidos, que son el Principio de Arquímedes, y la aplicación del Trinomio de Bernoulli.

El Principio de Arquímedes enuncia que cuando un fluido es desplazado, por ejemplo por un sólido, como puede ser el casco de la embarcación, este tiende a recuperar su posición, empujando al elemento, en este caso casco.

En elcaso habitual de un sólido total o parcialmente inmerso en un fluido, las componentes horizontales, del empuje del fluido sobre el casco, se compensan, y quedan las verticales, que sumadas, producen la fuerza resultante, habitualmente llamada empuje.

Arquímedes enuncia que el empuje de un fluido sobre un cuerpo total o parcialmente sumergido, es una fuerza vertical y hacia arriba, igual alpeso del fluido desalojado. Una embarcación sometida únicamente a su peso, sobre el agua desplazaría exactamente la misma cantidad de agua como masa tiene ella, con su carga incluida.

Para procurar la impulsión de la embarcación se puede utilizar una vela. Las primeras velas funcionaban enfrentándose al viento, de manera similar a una bolsa atrapando el viento.

Sin embargo a la hora denavegar a vela, el autentico reto, estuvo a la hora de remontar el viento, para ello, el hombre tuvo que ingeniárselas como a continuación se verá.

Navegación ceñida al viento

El truco de la navegación remontando contra el viento, se basa en dejar deslizar el viento por la vela, en vez de procurar oponerse a el, es decir en vez de “embolsarlo”.

Cuando el viento desliza por la vela, aparece...