Navegando contra el viento: las fuerzas en presencia (y II)

En este segundo Post tratamos de completar los contenidos que permiten explicar y comprender cómo puede navegar un barco remontando al viento. En definitiva, cuáles son las fuerzas involucradas que permiten esa realidad.

En nuestro anterior artículo: Navegando contra el viento: las fuerzas en presencia (I) llegamos a explicar por qué se producía la fuerza específica que hacía avanzar el barco.

Partíamos de que el equilibrio de las fuerzas transversales -anuladas entre sí- dejaban como fuerza única operativa, la de propulsión:

 

Se añade ahora la resistencia al avance: la carena u obra viva del barco constituye la parte sumergida, que presenta una resistencia al avance, oponiéndose, por tanto, a la fuerza de propulsión:

 

Ambas fuerzas, de propulsión y de resistencia al avance, trabajando en sentidos opuestos, alcanzarán un equilibrio que permitirá mantener una velocidad constante:

 

Las fuerzas de propulsión y de resistencia al avance trabajan en sentido contrario, pero no en el mismo plano, por lo que se genera un par que trata de hacer orzar el barco, es decir, llevar su proa hacia el viento:

 

Por otra parte, cuando un barco está sometido a la acción del viento, se producirá una escora. El peso del barco o desplazamiento (D) se aplica en el centro de gravedad del barco (G). El centro de carena o volumen sumergido del barco (C), que con el barco adrizado se encontraría en el centro geométrico del volumen sumergido, se desplaza hacia un costado al escorar, y el vector representativo del empuje de flotabilidad, aplicado en C (centro de carena) y de módulo igual al desplazamiento, genera un par de fuerzas que trata de llevar el barco a su posición de equilibrio inicial.

El equilibrio del barco y con él, la escora alcanzada, se producirá cuando ambos pares, de adrizamiento y de escora, tengan el mismo valor.

 

La fuerza de resistencia al avance se compone con la de resistencia al abatimiento para resultar la resistencia hidrodinámica total.

 

La fuerza de resistencia hidrodinámica total será la que, finalmente, se opondrá a la fuerza vélica, equilibrándose así todas las fuerzas concurrentes:

 

El papel de la orza como generadora de la fuerza resistente antagonista a la fuerza de abatimiento, no consigue nunca compensar el 100% del efecto de esta última, razón por la que la dirección real que sigue el barco no se corresponde con la de su eje diametral. Forma un ángulo al que denominamos abatimiento.

Pero, en contra de lo que se podría pensar inicialmente, eso produce un efecto positivo en la navegación del velero, al producirse un desalineamiento entre el flujo de agua y la orza que, al igual que sucede en la interacción aire-velas, genera una sustentación, en este caso sustentación hidrodinámica, que permite minorar la resistencia al avance, contribuyendo, por tanto, a la mejora de la propulsión.

Además, y muy importante, el par de orzada obliga a corregir con la pala del timón la tendencia a orzar del barco, con lo que se incrementa la sustentación hidrodinámica al ser mayor el ángulo de ataque en el caso del timón que en el de la orza.

 

Al completar lo publicado anteriormente con la resistencia al avance y su equilibrio con la de propulsión, la aparición del par de orzada, las fuerzas actuantes en la escora, las fuerzas de resistencia hidrodinámicas y su equilibrio con las fuerzas aerodinámicas, y el equilibrio final entre ambas, tenemos -ahora sí- una visión completa y total de todas las fuerzas intervinientes que permiten la navegación contra el viento.

 

2 comentarios en “Navegando contra el viento: las fuerzas en presencia (y II)”

  1. La segunda parte ha sido tan impresionante como la primera. No solo sigue la misma línea de claridad impagable sino que aparecen conceptos de los que no tenía ni idea. Muchas, pero que muchas, felicidades.

    • Gracias a ti, Santiago, por seguir nuestras publicaciones. Me alegro mucho de que sean de tu interés. Es una motivación más que suficiente para que sigamos intentando publicar todo aquello que entendamos pueda contribuir a que los amantes de la navegación puedan disfrutar todo lo posible de su afición.

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