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Resistencia a la Escora    Relacion Casco - Lastre 

 

 
                      

                                                     

El problema, quizás más agudo, en el diseño de un velero es la colocación del centro vélico, o el equilibrio entre éste y el centro de deriva. En teoría, para que un velero esté equilibrado deberían coincidir el empuje de las velas con la resistencia lateral, y anularse mutuamente. El sistema geométrico más simple (calcular en el plano el centro geométrico de la deriva y de las velas y hacerlas coincidir en la misma vertical) ha demostrado varias veces que no funciona. Resulta que si se quiere que el barco ciña tiene que ser un poco ardiente. Pero al escorar su casco cobra asimetría y se desplaza el empuje de las velas a sotavento, creando una tendencia a la orzada de forma natural e imposible de calcular fiablemente. Por si esto fuera poco, no es lo mismo el centro geométrico del plano de deriva que su centro efectivo de resistencia lateral; según sea su forma y espesor, el perfil tendrá un efecto distinto cuando el barco navega e incluso al variar la velocidad o el ángulo de escora puede desplazarse el centro hacia delante o hacia atrás.

Con las velas ocurre algo muy parecido, pues su centro geométrico no coincide con el punto de aplicación de la fuerza resultante. Este puede variar notablemente dependiendo del viento que sopla, la situación de la bolsa máxima de las velas, la interacción entre ellas y también la forma de navegar del timonel: si el barco va muy "lleno", algo caído para el viento, el centro de empuje será distinto del obtenido del navegar apurando el ángulo haciendo temblar los grátiles.

El centro vélico acostumbr a estar, en los cruceros modernos, ligeramente por delante del centro de deriva. Decir que la distancia varía entre un 3% y un 8% de la eslora de flotación no ayudará mucho al lector. Estos queden quizás más satisfechos sabiendo que los diseñadores acostumbran a utilizar el método de "a ojo", como se demuestra por lo a menudo que los barcos de regata tienen que volver al astillero para modificar la posición de su quilla. En los barcos de serie los arquitectos cuentan con la experiencia de otros diseños anteriores. Casi siempre los cálculos basados en extrapolaciones de modelos probados resultan más eficaces que la resolución de ecuaciones y cálculos sobre el papel.

Y ya que hemos hablado del efecto de la escora, recordemos que si un velero fuese un lápiz redondo o, para seguir el ejemplo preferido por los diseñadores, una flecha que volase por el aire, al escorar mantendría su forma bajo el agua. Resulta sin embargo que tiene manga, proa y popa, y que al escorar se ensancha más de sotavento que de barlovento. Lo grave no es solamente esto: la quilla se desplaza entonces a barlovento y las velas a sotavento. Al navegar el barco sobre el plano horizontal formado por el agua y no sobre el plano inclinado de su línea de flotación, aparece allí otro "momento" que tiende a hacer girar el barco de sotavento a barlovento. ¿Cómo se consigue navegar recto a pesar de todo? Por un lado hemos visto como el diseñador ha previsto adelantar el centro vélico; luego está el trabajo de la tripulación, que deberá adelantarlo aún más a base de los convenientes reglajes. El resto lo hace el timonel aguantando la rueda con fuerza.

Los diseñadores acostumbran a hablar de barcos "rígidos" y barcos "blandos" cuando diferencian a aquellos que aguantan mucho trapo sin escorar de los que toman excesivo ángulo a poco que aumenta el viento. A la resistencia de la escora se le acostumbra a llamar "estabilidad", término que se usa para tantas cosas que llega a crear confusión. En el caso de la escora la estabilidad se obtiene de la combinación de la estabilidad del casco y el peso de su lastre. Este es el llamado momento de adrizamiento que se opone al momento de escora causado por el viento sobre las velas, así como en algún caso por la pendiente de las olas. En circunstancias normales, cuando el barco navega con un ángulo de escora fijo, se produce un equilibrio entre el momento de escora y el momento de adrizamiento. Es decir, ambos son iguales. El ángulo de escora aumenta a medida que el viento aumenta, hasta equiparar los valores y alcanzar el equilibrio. Puede ocurrir también, en caso de una ola muy fuerte, que el momento de escora sea mayor que el adrizante; el barco escorá más allá de su ángulo de estabilidad máxima y puede volcar.

Hay que recordar que la resistencia a la escora no es igual en todos los ángulos. Cuando el barco está plano resulta nulo, y a medida que el ángulo aumenta crece con el momento adrizador, hasta llegar a un punto en que empieza a disminuir. Los arquitectos muestran este momento en una curva que en ángulos pequeños crece casi en vertical y según la proporción entre manga y lastre, empieza a aplanarse en cuanto el barco llega a escoras importantes, con la regala cerca del agua. Después de pasar por el máximo, la curva desciende hasta el cero y se prolonga por debajo de este valor, dando la zona de estabilidad negativa. El paso de positivo a negativo no es igual en todos los veleros y puede variar entre los 90 y los 160 grados de escora. La estabilidad negativa alcanza su punto máximo normalmente a los 180 grados, momento en que hay más resistencia a recuperar la posición inicial. La curva de estabilidad permite distinguir los veleros estables de los que no lo son: basta averiguar el tramo de estabilidad positiva. Si éste llega a los 120 grados, como ocurre en la mayoría de los veleros actuales, se puede considerar estable. Los diseños de regata pura puede tomar riesgos y bajar esta cifra hasta los 100 grados, mientras que los cruceros oceánicos de gran desplazamiento gozan de estabilidad positiva hasta los 140 grados.

La estabilidad contra la escora

Resulta agradable para el navegante que el barco pueda aguantar fuertes rachas de viento sin tumbarse sobre el agua. El lastre colocado en la parte inferior del barco (a 1, 2 o 3 metros bajo el agua) es responsable de mantenerle plano, de forma que cuando el viento empuja de costado y el palo se inclina se forman un par de fuerzas entre el centro de flotación, desplazado hacia sotavento, y el centro de gravedad desplazado hacia barlovento. Al mismo tiempo, la orza o quilla también contrarresta el empuje lateral que haría derrapar el barco de forma irremediable y no le permitiría moverse hacia delante.

El equilibrio que se forma entre el peso del lastre y la fuerza del viento es el que hace decir a mucha gente que un velero actual es como un tentetieso. En esto el velero es un objeto de equilibrio estable, siempre y cuando se encuentre en la zona positiva de su curva de establidad.


Otros equilibrios interesantes de estudiar aunque algo más complejos, son los existentes entre el timón y la quilla y su interacción con el paso del agua. El estudio de estos efectos es difícil a causa de ese paso del agua, pues los esfuerzos varían en cada momento según la velocidad o el ángulo de incidencia. Lo mismo ocurre cuando hablamos de las velas y su forma de actuar ante el viento. No solamente está el aire en movimiento, sino que el soporte sobre el cual las velas trabajan también lo está y este asimismo se ve soportado por otro medio, el agua, cuya densidad y comportamiento son distintos al del aire.

La resistencia al avance provocada por el casco y sus apéndices es, finalmente, uno de los puntos que más profundamente han intentado estudiar los diseñadores. Aunque no se trate aquí de un equilibrio entre dos fuerzas, es evidente que al reducirla se conseguirá una embarcación más rápida y manejable. El trabajo de cálculo se complementa con la experiencia y la intuición en todos estos detalles; ninguno de ellos tiene una solucion exacta y definitiva; es la combinación de todos lo que produce un velero mejor que los demás, o también a veces un barco que no navega y al que hay que olvidar.

  Fuente: http://www.yatesazimut.com



       
       

                  

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