DE PESOS Y CONTRAPESOS

A partir de esta nota voy a tratar de condensar los parámetros fundamentales que hacen al encaje del proyecto del barco de vela. Una vez que hemos fijado con bastante aproximación el tamaño o dimensión del barco, estos parámetros son: 

            -Plano Vélico

            -Equilibrio plano vélico -casco

            -Estabilidad

            -Distribución de pesos

 

 

Aunque todos ellos están interrelacionados y se hace complicado saber cuando hacer un corte para  simplificar la explicación,  iniciaré esta serie con  las consideraciones  que hacen a la estabilidad, los pesos y contrapesos. Huelga decir que del presente artículo se ha eliminado voluntariamente todo lo relacionado con el tema del “rating” un aspecto del diseño de   yates de vela mas ponderado en barcos de regata.

DE PESOS Y CONTRAPESOS - ESTABILIDAD

Después del caliente y tempestuoso año pasado (2002) vamos a referirnos una vez mas a los pesos, aunque no a los pesos atrapados por los bancos que  provocaron y provocan justificadamente tanto revuelo. Hay un peso fundamental en  los veleros monocasco que se  lleva la mayor cotización en seguridad, es justamente el peso utilizado como lastre o  contrapeso, bajo todas las formas y diseños  conocidos de: quillotes fijos,  quillotes oscilantes, quillotes alares, quillotes con bulbo,  lastre móvil en sentina, lastre interno, lastre líquido en tanques,  orzas lastradas,  tripulante en el trapecio en los barquitos mas livianos, o simplemente el clásico y antiguo recurso de adrizar con el recurso que sale con la frase “muchachos todos a sentarse a una banda”.  Son  estos los métodos  que se disponen  en los monocascos para contrarrestar el efecto del par o momento escorante que  impone la vela cuando está  portando viento en su  misión de  propulsar al barco.

Vamos a repasar rápidamente las expresiones matemática que nos definen  la estabilidad  que posee el barco y poder así comprender claramente las formas de las que se valieron históricamente los diseñadores navales para optimizar el adrizamiento o - lo que es decir lo mismo - poder disminuir el ángulo de escora y mantener así mas vertical el área de velas expuestas al flujo de aire. En la Figura Nº1 definimos los elementos que caracterizan  la estabilidad y el equilibrio entre Momento Escorante y Momento Adrizante.

Todos los métodos son sistemas de lastrado o de contrapesos que aumentan la capacidad de portar mas velamen, por ende impulsarnos mas y mejor con la fuerza del viento y, consecuentemente darle mayor velocidad al barco. Cuanto mas vertical pueda permanecer el área de las velas expuestas al viento, para obtener mayor fuerza de propulsión eólica, tanto mejor será.  A los barcos que están en los  extremos del análisis de estos criterios de estabilidad se los describe en la jerga vulgarmente como: “barcos tiernos” o “barcos duros”. Esto es, un  barco que se acuesta cuando aumenta el viento o, simplemente un barco que se banca todo.

Hay otra consideración que debemos incorporar a este comentario. Cuanto mayor es la escora del barco (digamos superior a 10º o 15º) la geometría del casco o de la  “cuña emergente”  de la obra viva que “sale” del agua (en la banda de barlovento que sube) es  normalmente diferente de la  formas del casco o cuña de la  obra viva que se sumerge (en la banda de sotavento) o “cuña sumergida”. Como para mantener el equilibrio hidrostático de la carena (u obra viva)  ambos volúmenes de las dos cuñas deben ser iguales (pues el barco no cambia su desplazamiento por el hecho de escorar), la única forma posible de que eso se produzca  (si  las formas  de las cuñas emergente y sumergida  no son simétricas como sería si las secciones de la popa fuesen un arco de círculo) se hará  automáticamente con la variación del ángulo de escora y  un corrimiento del eje o plano de simetría  hacia la banda a la  que se inclina el barco. En otras notas futuras interrelacionaremos también estos aspectos de las formas del casco con la “resistencia de formación de olas”.

El plano de crujía   se define visualmente en el dibujo del barco con la forma del mayor perfil lateral del barco derecho (con ángulo 0º de escora), si pudiéramos ver esta nueva geometría del barco escorado y el  área resultante del plano de flotación en el  dibujo en su vista en planta (ver Figuras Nº5 y Nº6), observaremos que  con popas muy anchas (tendencia de los dibujos mas modernos) el área que se sumerge es mayor que el área que emerge y por lo tanto la simetría del plano de flotación del barco escorado rompe equilibrio o balance  en navegación entre el  CV centro  vélico y el  centro de deriva CD (plano lateral de la obra viva  barco sumergido) que se establecía  en  la línea de crujía balanceando  las  áreas  del semi plano de flotación a cada banda. La línea central ya no se encontrará en ese lugar de simetría y equilibrio con barco adrizado, sino que se habrá  desplazado (mas en popa particularmente en los barcos modernos) mucho mas hacia la banda o zona de la  aleta de popa sobre la que el barco escora. Esta asimetría del plano de flotación escorado produce una tendencia de “ir a la orza”. Cuando el barco va a la orza (acción  de disminuir el ángulo de incidencia de la proa con la dirección del viento) naturalmente escorará mas y mas hasta cuando finalmente se enfache o presente su proa en la misma dirección del  viento, momento en el cual (al no proyectar sus velas con ninguna incidencia al viento), se levanta o endereza quedando el mástil en posición absolutamente vertical con las velas gualdrapeando.

En los barcos de regata “bien dibujados” esta secuencia de orzar ardientemente hasta enfacharse les dará una condición de seguridad,  velocidad y agilidad  fundamental para cambiar de amura virando por avante y también de seguridad,  puesto que ante cualquier desatención del timonel habrá garantía que el barco automáticamente evitará quedar acostado o tumbado. En los barcos de crucero no será tan notable esta tendencia de ir violenta y rápidamente a la orza sino que se ponderará una situación de mayor estabilidad en el rumbo, lo que se buscará en ellos entonces es que sean mas equilibrados.

Estas diferencias se marcan muy fuertemente con la distancia que haya entre CV y CD (centro vélico y centro de deriva)  y se expresa en un porcentaje de la eslora en flotación y también será motivo de una explicación particular en otra nota.

La incidencia en velocidad que tendrá una popa mas fina o mas ancha en el diseño es mas difícil de predecir y su resultado obedece mayormente a ensayos de modelos en canal de pruebas. En los barcos de esloras menores  quillotes finos y timón espada esta tendencia “ardiente” o “nerviosa”que define a los pura sangre de regata habrá  que complementarla con un buen timonel que se anticipe con la posición de timón de “deriva” a cualquier racha o incremento de viento para mantener el barco portando con buena velocidad y rumbo a la marca. En muchos barcos esa tendencia se ve incrementada por los movimientos  que le  impone al barco un oleaje mayor, entonces  eso no alcanza siquiera  para evitar que el barco orce fuertemente. En tal situación  un barco desequilibrado  de pequeña eslora se parece mucho a un caballo desbocado en el  que se hace imposible  volver  a un rumbo estable si no es variando el área del velamen portado y  también   tratando de adrizarlo por todos los métodos  disponibles -es decir -procurando que  tenga menos escora para que vuelva a un plano de flotación balanceado en áreas a ambos lados de la crujía.

En ese esfuerzo por mantener al barco mas derecho (el mástil mas vertical) a fuerza de timón y, cuando la pala del mismo sale de la mejor situación lógica de balanceo hidrodinámico por estar alineada en el mismo plano de crujía (timón a la vía), se le estará  aplicando al barco una componente de frenado (que es lo que ocurre cuando cambiamos de rumbo, girando la pala del timón). Frenado que será  mayor cuanto mayor sea el ángulo de incidencia de la pala del timón respecto al plano de crujía.

Para sacar esa apreciación del plano de análisis subjetivo y ponerlo en números concretos, y saber  el  ángulo de escora límite  que aguanta el barco en cada situación de incidencia y fuerza del viento con los  metros cuadrados de velas que son expuestos,   durante el  diseño  calculamos y graficamos  en un diagrama polar estas variables, pero como decía Kippling “eso será motivo de una próxima  historia”.

Por estos días nos quedamos absortos viendo en la primer regata al barco neocelandés defensor de la Copa América inundarse violentamente por sotavento con miles de litros de agua, en lo que  pareció que debería haber sido una ceñida ordinaria. Recordamos entonces  los millones de dólares que fueron invertidos en analizar tácticas y disponer de información computarizada abordo para los mas capaces tácticos y trimmers del mundo, mientras se recurría a la misma vez al milenario recurso de achicar a balde. Parecía asombroso que tal situación no hubiese tenido previamente una resolución  en el  diseño.

Pero si por una acción distinta a la de poner timón de deriva, pudiéramos regresar al barco al equilibrio entre el área de las velas expuestas al viento y el área del plano de deriva - disminuyendo la escora - también estaríamos regresando a una posición de equilibrio entre los volúmenes de las cuña emergente y sumergida de la obra viva y por ende a un plano de flotación mas simétrico respecto a la misma línea. El barco mantendría entonces un rumbo mas estable sin tendencia a orzar. Esa acción de balancear al barco se  logrará con un adecuado lastre o contrapeso.

Vamos ahora a representar con  dibujos las afirmaciones anteriores para interpretarlas mejor. En la Figura Nº 1 definimos los parámetros de análisis que hacen a la estabilidad. En la Figura Nº 2 observamos un recurso moderno de quillote oscilante que permite aumentar la estabilidad por corrimiento de un peso significativo. En la misma figura vemos el viejo recurso de mandar los tripulantes a adrizar, recurso divertido en regatas cortas en tiempo de verano pero improcedente y peligroso en barcos que aspiren a competir en regatas de crucero largas. En la Figura Nº 3 se observa la incidencia negativa en la estabilidad de un barco con menor calado, o el efecto equivalente que significaría elevar una orza o quillote lastrado para darle al barco menor calado.

Seguiré compendiando en futuras notas los demás parámetros necesarios de considerar en el diseño de un buen barco. Hasta la próxima.

 

Ing. Roberto R. Alonso 

 

  

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