- Filippo Olivier
@Holcim PRB Sailing Team
En el artículo anterior, tratamos la evolución de las quillas sumergidas que encontraremos en los barcos más lentos que partirán en los primeros grupos de la Global Solo Challenge. Este segundo artículo continúa el análisis de los diseños más rápidos que zarparán en los últimos grupos.
La necesidad creciente de producir cascos rápidos de alto rendimiento, con una reducción en el peso total de las estructuras, empujó a los diseñadores a llevar ciertos conceptos a los extremos. La revolución digital aceleró los procesos de diseño y producción a través del uso de sistemas CAD (Diseño Asistido por Computadora), de análisis estructural FEM (Método de Elementos Finitos) y de análisis CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Estas herramientas permitieron el uso generalizado de fibra de carbono y de aleaciones ligeras, optimizando el peso, la rigidez y la eficiencia hidrodinámica.
Los timones han evolucionado en hojas finas y largas, que reducen la resistencia al avance. Así como las quillas, que han evolucionado en perfiles largos de sección alar que terminan con bulbos tipo torpedo. Construidas con metales de alta densidad, se minimiza la superficie mojada y se concentra el lastre más abajo, obteniendo un buen momento de enderezamiento y un excelente rendimiento, tanto en ceñida como en rumbos portantes.
La evolución natural de la quilla con bulbo es la quilla basculante, un concepto que es a la vez simple y complejo de implementar. La quilla ya no está fija al casco sino que puede oscilar hacia la derecha o la izquierda, cambiando de posición para ajustar la escora del barco. Las ventajas de esta solución son obvias: el momento de enderezamiento del barco aumenta sin aumentar el peso adicional y se puede aumentar la superficie vélica. De esta manera, los diseños de los cascos no están tan condicionados por la estabilidad de forma y se pueden optimizar para aumentar la eficiencia hidrodinámica.
Los inconvenientes son los altos costos de producción, la gestión de los sistemas hidráulicos y la delicada instalación. Los sistemas operativos controlados por software pueden tener bajo control ángulos de inclinación hasta de 45 grados.
A medida que aumenta el ángulo de inclinación de la quilla disminuye la eficiencia de la aleta. Por esta razón, los barcos con quilla basculante introdujeron los «daggerboards», aletas retráctiles con un perfil asimétrico que, una vez en el agua, desarrollan la función que ya no desempeña la aleta vertical de la quilla basculante.
En algunos barcos también veremos apéndices complementarias llamadas «canard». Se trata de una quilla fija con ángulo de incidencia variable que trabaja en combinación con el timón para maniobrar el barco y evitar el desplazamiento lateral del barco.
Un buen ejemplo son las embarcaciones de la Clase Imoca 60, cascos anchos y planos que necesitan dos timones. Cuando se inclinan, la línea central está fuera del agua y un solo timón central no funcionaría. Dos timones más pequeños, inclinados en el plano vertical, funcionan de manera óptima. El timón sotavento siempre permanece sumergido y es casi vertical. El timón a barlovento permanece fuera del agua reduciendo la resistencia hidrodinámica.
La nueva generación de embarcaciones de regatas oceánicas ha adoptado los «foils». El foil es una estructura alar sumergida con perfil y grosor variable.
Existen de varias formas (en forma de «L», de «C», «triple inclinación» etc.) con diferentes características y elementos que están en constante evolución ya que son cruciales para optimizar al máximo el rendimiento de las embarcaciones modernas.
Esencialmente, los foils aumentan el momento de enderezamiento sin sobrecargar el barco. La fibra de carbono de alto módulo y alta resistencia ha permitido a los diseñadores emplear los foils incluso en embarcaciones de competición con un desplazamiento considerable. Hay que considerar que, a menudo se alcanzan velocidades de hasta 40 nudos, generando tensiones significativas.
En la clase Imoca, los barcos que adoptan foils no usan ni daggerboards ni canards, ya que los foils cumplen la doble función : por un lado, la parte vertical que sale del casco contrarresta el desplazamiento lateral y, por el otro, la sección horizontal genera un levantamiento vertical, aumentando el momento de enderezamiento y «aligerando» el barco, que en ocasiones sale casi por completo del agua, reduciendo drásticamente la resistencia al avance.
Otra característica son las proas más redondas y potentes cuyo fin es contrarrestar la posibilidad de caída o cavitación y ofrecer menos resistencia al impacto con el agua. Este tipo de proas también tienen una función de estabilización aerodinámica. El regalemnto Imoca no permite timones con foils en forma de T. Así que el movimiento del barco puede ser muy violento y «saltarín», generando grandes cargas y tensiones estructurales durante la fase de caída.
Finalmente, llegamos al extremo de los AC75 de la Copa América. La quilla ya no existe, al menos no en su concepción tradicional. El objetivo de estos barcos es navegar en modo «full foiling», es decir constantemente fuera del agua.
El foil en forma de Y de sotavento está sumergido debajo del barco y, al terminar con un ala doble equipada con aletas, proporciona un levantamiento hidrodinámico y un momento de enderezamiento que permite mantener el mástil siempre vertical. En cambio, el foil de barlovento permanece fuera del agua y actúa de lastre, generando una fuerza hacia abajo.
El timón central en forma de T proporciona maniobrabilidad y levanta la popa del casco. Mantiene también bajo control el cabeceo del barco junto con las aletas del foil.
Los AC75 también disponen de un «skeg» (aunque tiene poco que ver con los skegs de los timones) comúnmente llamado «pequeña quilla» para limitar el desplazamiento lateral durante la fase de despegue y aceleración, haciendo las transiciones más suaves.
Los AC75 están diseñados para regatas costeras en aguas protegidas y nunca podrían participar en la Global Solo Challenge. Probablemente tampoco veremos IMOCAs con foils en la salida de este evento, al menos no en esta primera edición que zarpará de A Coruña a partir de finales de Agosto 2023. Sin embargo, no sería un problema si fuera así. El formato del evento hace que todos los participantes sean potenciales ganadores al tener en cuenta el perfil de rendimiento y el tiempo óptimo de circunnavegación esperado de cada barco.
