Puesta a punto del barco

Nociones Básicas sobre Trimado

por Javier N. Larré Oroño

Introducción

    Muchas veces al correr regatas y no obtener los resultados que esperábamos o inclusive después en el bar del club, conversando con amigos y compañeros de navegación, nos preguntamos cuáles son las causas que hacen que los barcos de punta obtengan esa diferencia fundamental,  tanto de velocidad como de capacidad de orzar, que les permite liderar las regatas.

    En realidad, ese éxito es la resultante de la suma de una extensa lista de factores, que efectivamente combinados producen esos buenos resultados que tanto nos desvelan

    En principio se me ocurren varios, tales como una tripulación bien entrenada que actúa coordinadamente ganando preciosos segundos en cada maniobra, un fondo impecable, un timonel hábil capaz de enhebrar rachas y aprovechar prestadas, un táctico que toma las decisiones acertadas en el momento justo, etc., etc. Así podríamos seguir haciendo una lista larguísima de factores que contribuyen a una buena performance, pero hay uno que a mi juicio es de los mas importantes y del cual nos ocuparemos en este articulo, se trata del trimado de las velas.

    De nada servirá tener la mejor tripulación, el mejor táctico y el mejor barco si no somos capaces de sacarle la mayor velocidad posible en cada condición.

    Comenzaremos revisando algunos principios teóricos básicos que nos ayudaran a entender por que las cosas funcionan de la manera que lo hacen, veamos:

Cómo funciona una vela

    Básicamente una vela funciona de dos formas diferentes, dependiendo del ángulo de incidencia del viento, es decir de donde recibe  el viento. En ángulos cerrados (ceñidas, través, hasta un reach cerrado) la vela trabaja por sustentación, con una corriente de aire que la recorre por ambas por caras.

    En condiciones de vientos francos (popa redonda y reach abierto), la vela trabaja por simple resistencia al viento, es decir la fuerza de empuje se produce por la presión del aire sobre la vela, en este caso no hay una corriente de aire recorriendo sus caras, si no pura resistencia y empuje.

Veamos mas en detalle como funciona todo esto:

1. Flujo

    El aire recorre la vela por ambas caras. A mayor velocidad de circulación del aire tanto menor es su presión (esto es conocido como el efecto de Bernoulli).

    Dado que la vela siempre tendrá un perfil curvo, el camino que debe recorrer el aire por la cara de sotavento será mas largo que el que debe recorrer el de barlovento.

    Pero la vela es en realidad una lamina, por lo que no debería haber casi diferencia entre ambos recorridos. El tema es que sobre la cara de barlovento se produce un colchón de aire que hace que el flujo no circule pegado a la vela, generando un espesor ficticio, esto es conocido como capa limite, o boundary layer en ingles.

    De esta forma, para que ambos flujos de aire puedan encontrarse al final del camino (en la baluma) necesariamente el flujo de sotavento deberá circular más rápido que el de barlovento. Esto hace que, por diferencia en sus velocidades, ambos flujos tengan consecuentemente distintas presiones.

    Así en cada punto de la vela se produce una fuerza perpendicular al paño, la sumatoria de cada una de estas fuerzas es el empuje. Recordemos que como la velocidad de circulación del aire de barlovento es menor, la presión que ejercerá sobre la vela será mayor que la de sotavento.

    Esta fuerza de empuje tiene una dirección bastante atravesada al barco, y al descomponerla veremos una pequeña fuerza que empuja hacia adelante y hace que el barco avance y una gran fuerza que empuja hacia el costado, que es la que genera la escora y la ronza.

    La relación entre estas dos fuerzas varia de acuerdo a la forma que le demos a las velas, dado que modificamos los perfiles que recorre el flujo y con esto la extensión del camino que recorre el aire por uno y otro lado de la vela.

    De esta forma vemos que el secreto del trimado será encontrar la forma de la vela que nos proporcione la relación más eficiente entre estas fuerzas, en otras palabras que el barco escore menos y camine más.

    Cuando ambas corrientes de aire no vuelven a encontrarse y unirse a la salida de la baluma, por que el flujo de sotavento no llegó, la vela entra en perdida y flamea, esto es por que el flujo de barlovento (recorrido corto) se mete hacia la cara de sotavento al llegar a la baluma para compensar el vacío que se había creado.

2. Efecto sinérgico entre mayor y foque

   Si bien ambas velas son  perfiles que funcionan por el mismo principio aerodinámico, veremos que al operar en forma conjunta generan una fuerza de empuje mayor a la suma que la que cada una de ellas genera en forma individual.

     La causa de esto es la siguiente: El aire comienza a desviarse antes de llegar a las velas, dado que éstas modifican  el sistema de presiones circundante, desviándolo antes.

Como consecuencia de ese desvío del aire,  el foque navega mas prestado, y esto explica por que cazamos el mismo mas a barlovento que la mayor, es decir mas abierto respecto a la línea de crujía. Así, el foque produce un empuje que apunta mas a proa, adicionalmente el corredor que se forma entre foque y mayor (debido a la distinta forma en que cazamos uno y otro) hace que el aire se acelere al pasar por el mismo, aumentando el empuje de esta ultima (mayor velocidad del aire que recorre la cara de sotavento de la mayor). Como vemos la combinación de ambas velas es mayor a la suma de sus partes.

3. Escora

    Ahora bien, hasta acá hemos visto como funciona el aparejo y que es lo hace que el barco se mueva, pero no hay que olvidar la escora y como es contrarrestada.

    El quillote es también un perfil, y al igual que en las velas sus caras son recorridas por un fluido, el mismo  genera las mismas fuerzas de empuje que las velas pero en sentido opuesto. Dado que el fluido que lo recorre es más denso que el aire, es que su tamaño es proporcionalmente menor al del aparejo.

    ¿Pero si el quillote es un perfil simétrico, como se producen las diferencias de velocidades y presiones de las cuales hablamos mas anteriormente?, la ronza del barco elimina la simetría del perfil, generando un lado mas largo que el otro como en el caso de las velas. El quillote genera una fuerza que se divide en dos, una de empuje y otra de escora, esta ultima es contrarrestada por el peso del mismo.

4. Ángulo de incidencia del viento

    La relación sustentación/resistencia no solo es afectada por la profundidad, sino también varia con el ángulo de incidencia del viento.

    Cuando orientamos una vela en forma paralela al viento, la misma flameara irremediablemente, decimos que está en pérdida, es decir genera solo resistencia y ninguna sustentación.

    A medida que cazamos la vela, aumentamos el ángulo de incidencia, la vela comienza a portar, comienza a producirse sustentación.

    Si seguimos cazando la vela, llegaremos a un punto de máxima sustentación, a partir de ese punto si seguimos cazando la misma caerá abruptamente y entrará en perdida.    

    Ese punto es conocido como “ángulo de perdida”, que es el ángulo crítico u óptimo donde la relación sustentación/resistencia es optima.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA FORMA DE UNA VELA?

    Toda la cuestión del trimado pasa esencialmente por lograr la forma mas adecuada de las velas de acuerdo a las condiciones de navegación imperantes en cada momento, por este motivo es importante antes de entrar de lleno en los detalles, repasar algunos conceptos básicos referentes a la forma.

a. Profundidad de la vela

 Es la curva que describe la vela, normalmente suele hablarse de la profundidad como un porcentaje con relación a la cuerda.

La cuerda es el largo desde el gratil hasta la baluma medido en línea recta, entonces la profundidad es la distancia entre el punto de máxima profundidad de la vela y la línea imaginaria que es la cuerda, expresado como porcentaje de la misma, 10% en el gráfico que exhibimos a continuación.

    Una vela profunda produce mayor potencia, dado que genera mayor diferencia de presiones entre los flujos de ambas caras, en consecuencia genera también mayor sustentación y resistencia. Al cambiar la profundidad de una vela, modificamos la relación entre estas dos fuerzas, existiendo una profundidad optima para cada condición, en la que la relación sustentación / resistencia es máxima.

    Cuando el viento es leve, la única variable es encontrar ese óptimo, ahora a medida que el viento aumenta entrará a jugar la estabilidad y control del barco. Con vientos fuertes si bien la profundidad de la vela da potencia, veremos que agrega mucha escora, por lo que habrá que encontrar la profundidad que nos de la potencia necesaria con el máximo de escora que el barco aguante sin perder velocidad y control.

    Con vientos muy francos el concepto cambia totalmente, la vela deja de actuar por sustentación, y la resistencia es lo que empuja al barco en vez de frenarlo. En estas condiciones si bien la profundidad es deseable hay que tener en cuenta que la misma se logra acercando gratil y baluma, lo cual reduce la superficie vélica expuesta al viento. Éste ultimo criterio debe ser el que manda, es decir privilegiar superficie al viento sobre profundidad.

b. Ubicación de la bolsa

    Adicionalmente, es importante no solo cuan profunda es la vela, sino también, donde esta ubicada esa zona de máxima profundidad (comúnmente llamada bolsa). Es decir, no sólo es importante cuanta potencia genera la vela, si no en qué parte de la vela esta, esto tendrá gran impacto en la performance del aparejo.

    La ubicación de la bolsa es medida también en relación a la cuerda, en el gráfico anterior vemos que la bolsa esta ubica ligeramente adelante del punto medio de la vela, decimos que la posición de máxima profundidad es del 45%.

c. Forma del gratil

    Un gratil plano (driza filada, bolsa mas atrás) es optimo para orzar, dado que mejora el ángulo de incidencia del viento respecto a la vela. Al mismo tiempo esta forma del gratil hace que la condición para timonear sea mas critica, menos permisiva, el timonel tendrá un rango mucho mas chico para derivar y orzar antes de que la vela entre en perdida. Esta forma es ideal para condiciones de viento medio y poca marejada, para orzar al máximo.

    Un gratil redondo (driza cazada, bolsa mas a proa) dará al timonel una condición menos critica, el mismo podrá orzar y derivar con mayor libertad antes de que la vela entre en perdida. Esta forma da mas potencia a la vela pero menor capacidad de apuntar. Esta forma será ideal para condiciones de marejada que no permiten al timonel mantener un rumbo muy constante, y le exigen derivar para trepar la ola y luego orzar al bajar.

d. Forma de la baluma (Twist)

    Es la variación del ángulo de ataque de la vela con la altura. La vela suele ir mas filada arriba que abajo, sobre todo en vientos flojos, dado que en esta condición arriba el viento es un poco mas fuerte, por lo que entrara más prestado. En condiciones de vientos medios podrá ser reducido, mientras que en vientos fuertes habrá que dar twist para permitir que la baluma se abra y la vela descargue el exceso de aire que genera escora.

c. Viento aparente

    Su dirección e intensidad es la resultante de la combinación del viento real (el que realmente sopla) y el relativo.

    El viento relativo es aquel que genera el barco por su propia velocidad de avance.

LOS CONTROLES BÁSICOS

    En esta sección haremos una breve descripción de cuales son los controles que tenemos a mano para modificar el trimado, veamos:

Escota

    Modifica el ángulo de incidencia del viento. En el caso del genoa al filarla, no solo modificamos el ángulo en cuestión sino también el twist dado que el puño se desplaza hacia arriba y también la profundidad en cuanto el puño se desplaza hacia delante, generando mas bolsa. En el caso especifico de esta vela, la interdependencia de todos los controles es mayor, dado que es una vela que esta tomada por solo dos puntos (amura y driza)

En el caso de la mayor la escota controla principalmente el ángulo de incidencia del viento y el twist en menor grado, dependiendo de cómo este cazado el traveller.

Si este último esta bien arriba (a barlovento) la escota tira de la botavara en forma mas horizontal, por lo que los ajustes en la misma modificaran principalmente el ángulo de incidencia.

Si el traveller esta al medio, la escota tirará del penol de la botavara en sentido más vertical, afectando el desplazamiento vertical de la botavara, y consecuentemente el twist en mayor grado.

El traveller accionado en forma aislada solamente modifica el ángulo de incidencia del viento en forma pareja para toda la mayor.

Driza/ Cunningham

    Como viéramos antes, la tensión de la driza modifica la posición de la máxima profundidad desplazándola en el sentido proa-popa. La driza cazada lleva la bolsa hacia adelante, logrando los efectos ya descriptos. En el caso de una driza floja, la bolsa se ubica mas atrás.

Tensión del stay de popa / burdas

    Afecta la profundidad de las velas. Al inducir tensión en el popel el mástil se curva impactando en la profundidad de la mayor y del genoa, veamos:

• La curvatura del mástil produce el estiramiento de los paños en la sección media de la mayor, dado que esta sección del palo se desplaza hacia proa. De esta forma la vela pierde profundidad, algo necesario cuando el barco esta sobrepotenciado.

•  Al mismo tiempo como la punta del palo curva hacia popa es inducida tensión al stay de proa, que en este proceso pierde la comba. De esta forma el genoa pierde también profundidad (stay con comba= vela profunda / stay tenso= vela menos profunda). En ambos casos este proceso debe ser acompañado con retoques en la driza en igual sentido, dado que la zona de máxima profundidad cambia de posición al cambiar la profundidad misma.

Patín de genoa

    Corren en sentido proa – popa y permiten regular la forma de la baluma en la vela de proa. Si ubicamos el punto del patín bien a proa, la escota tirara mas hacia abajo, cerrando la baluma, forma ideal para condiciones medias.

    Por el contrario cuando llevamos el punto bien atrás, la escota tira del puño de forma mas horizontal, abriendo bien la baluma, lo cual permite descargar el exceso de aire en condiciones de viento fuerte o generando una vela mas filada en la parte superior ideal para vientos flojos. Adicionalmente al ubicar el patín atrás se tensa la parte inferior de la vela, que es la que no genera escora.

Vang

    Permite controlar el desplazamiento vertical de la botavara,  en ceñida será el principal control para regular el twist , en vientos francos permitirá bajar la botavara y maximizar la superficie vélica proyectada al viento, dado que la escota no es capaz de bajar la botavara.

Repique de puño de escota

    También conocido como outhall o escotín, permite controlar la profundidad en la parte inferior de la mayor.

 Catavientos (Lanitas)

    Si bien no son un elemento sobre el cual podamos actuar directamente, son un indicador clarísimo de cómo esta fluyendo el aire por la vela.

    Como primer paso y regla general hay que lograr que todos los catavientos (lanitas) comiencen a flamear y dejen de hacerlo (quiebren) al mismo tiempo. Esto es un indicador de que la vela tiene el twist adecuado para las condiciones de viento imperante. De no ser así habrá que mover el patín en el caso del genoa o modificar el twist en el caso de la mayor hasta lograr que todas reaccionen igual.

    Una vez que logremos esto, en el caso de la mayor navegando en ceñida los catavientos deberían caer ligeramente a sotavento (en general están ubicados en la baluma en la punta de los sobres de batten), esto indica que el viento esta corriendo eficientemente por ambas caras de la vela.

    Si las lanitas se escondiesen a sotavento habrá que filar un poco la mayor (en el caso que lo hagan todas en forma pareja) o modificar el  twist (en caso que lo hagan en forma desigual).

    En el caso del genoa, las lanitas generalmente están ubicadas en ambas caras de la vela a unos 15 centímetros del gratil, lo ideal es que haya un par en cada cuarto de la longitud total del gratil.

    Acá el principio es muy fácil, una vez que logremos que todas reaccionen igual y al mismo tiempo (moviendo el punto de patín) deberemos cazar la escota hasta que todas (las de barlovento y las de sotavento) flameen en forma horizontal, ese será el mejor indicador de que el flujo de aire esta recorriendo la vela en forma optima.

    Bueno, hasta aquí hemos repasado todos los conceptos teóricos para entender como funciona una vela y por que navega un barco, también hemos visto por que es importante la forma de una vela, cuales son los aspectos mas importantes a cuidar y cuales son los controles e indicadores básicos que tenemos a bordo para realizar buen trimado.

    Con esto tenemos todos los elementos necesarios para comenzar a ver cual sería la solución mas apropiada para cada distinta condición de navegación. Para eso hemos realizado 3 cuadros resumen que nos indican la posición de cada uno de estos controles para diferentes condiciones y para cada vela. Los mismos incluyen algunos comentarios aclaratorios en algunos casos.

Antes de verlos recordemos que:

• Una vela profunda genera potencia.

• La forma de la vela influye fuertemente en la potencia.

• Un gratil o borde de ataque plano  o afilado (Driza filada, bolsa a tras) genera mayor capacidad para orzar y una condición de timoneada mas critica (comúnmente conocido como “canaleta angosta”).

• Un gratil redondo (driza cazada, bolsa mas adelante), produce menor capacidad para orzar pero es mas permisivo para timonear (“canaleta ancha”).

• La forma de la baluma (Twist) impacta en la capacidad de la vela para descargar el exceso de aire, que produce escora, por lo que mucho twist significa desperdiciar aire, mientras que poco significa sobrepotenciar y escorar el barco perdiendo velocidad.

• Hay un ángulo de incidencia óptimo, inmediatamente anterior al ángulo de perdida, donde optimizamos la relación sustentación/resistencia (velocidad /escora).

Notas

[1] Se necesita mucha profundidad para lograr potencia.

[2] Al aplanar la vela quitamos potencia.

[3] En los reach las velas deben ser profundas, salvo en condiciones de mucho viento o en condiciones bien francas donde es importante no sacrificar superficie vélica proyectada al viento (Al acercar gratil y baluma para ganar profundidad se reduce el área proyectada al viento).

[4] En condiciones de viento flojo, el mismo es mas fuerte en la parte superior del aparejo, como consecuencia del rozamiento con la superficie. Esto implica que arriba habrá mayor aparente por lo que el viento entrará mas prestado, por esta razón la vela en el tramo superior debe estar mas abierta. El twist se lograra mediante la efectiva combinación del cazado de la escota, la posición del traveller y la tensión del vang. Éste solo se usa cuando la escota esta filada (viento franco) y no es capaz de desplazar la botavara hacia abajo.

[5]   En esta condición el barco tiene potencia por lo que es aconsejable descargar algo la mayor con algo de twist, pero esto no debe exagerse, abrir demasiado la baluma generara perdida en exceso de aire y potencia.

[6]   En condiciones de mucho viento sobra potencia, es necesario despotenciar la mayor abriendo la baluma para que descargue.

[7]  En condiciones de viento franco, el twist es controlado por el vang. En condiciones de mucha escora puede ser conveniente filar el vang para abrir la baluma y despotenciar la vela para evitar guiñadas. En popa redonda la vela funciona por simple oposición al viento (y no por sustentación y resistencia como en los rumbos cerrados), por lo que el twist deja de tener un concepto aerodinámico, pero es bueno mantenerlo bajo para cerrar la baluma y poder filar la escota ganando superficie proyectada al viento.

[8]  En la medida que se caza el popel y se aplana el tramo medio y superior de la mayor es necesario acompañar cazando la driza de mayor en forma proporcional, de esta forma evitamos que la bolsa se desplace por detrás del centro de la vela, lo cual genera escora.

[9]  Relacionado a la nota 8, mismo concepto.

[10] En condiciones de marejada deberá navegarse mas derivado para tener mejor velocidad y trepada, por o que la escota deberá ir mas filada.

Notas

[1]  La tensión de la driza afecta la posición de la profundidad máxima (Bolsa). Mayor tensión desplazara la bolsa hacia delante, dando un borde de ataque (gratil) más redondo, con menor capacidad de orzada pero con una condición de timoneada menos critica que permitirá al timonel derivar y orzar para trepar la ola. Menor tensión retrasa la posición de la bolsa, dando un gratil mas plano, mejor para orzar, pero con una condición de timoneada mas critica, una canaleta mas angosta, la timoneada es menos permisiva.

[2]  Es necesario dar camino al barco y no orzar, por eso es aconsejable llevar la escota algo filada para derivar un poco y ganar velocidad y aparente.

[3]  En condición de vientos leves, el viento es mas fuerte en la parte superior de la vela, por lo que en esta zona será mas franco por el mayor aparente, de esta forma necesito la parte superior de la vela mas filada, con la baluma abierta.

[4]  Se requiere la bolsa mas atrás (gratil plano) para orzar. El barco tiene potencia suficiente proporcionada por el viento, por lo que no es necesario generar potencia adicional, en esta condición la consigna es orzar todo lo posible. Esta forma de la vela es menos potente pero más eficiente para orzar.

[5]  El viento es igual arriba y abajo por lo que no es necesario dar twist para calibrar el gradiente a distintos aparentes.Tampoco se necesita despotenciar la vela.

[6]  En condición de viento fuerte es necesario generar una condición de timoneada menos critica, es decir la posibilidad de orzar y derivar según lo requiera la ola sin que la vela entre en perdida. Adicionalmente dando tensión a la driza llevamos la bolsa hacia proa, dado que en esta condición de viento, la bolsa atrás genera gran fuerza escorante.

[7]  La escota cazada quita bolsa y potencia.

[8]  Esta posición del patín hace que trabaje la parte inferior de la vela, que es la que no genera escora, mientras la parte superior descarga por la baluma abierta.

[9]  El patín no es suficiente para proyectar la vela bien afuera del barco, genera una vela redonda que sale y vuelve a entrar al barco, esta parte de atrás (baluma) frena, por eso es necesario utilizar un abridor para evitar o al menos reducir este efecto no deseado.

[10]  En realidad depende de la intensidad del viento, si hay poco viento será necesario tener potencia para trepar la ola. En caso de mucho viento, será aconsejable reducir la profundidad para ganar control, el barco ya tiene suficiente potencia proporcionada por el viento.

[11]  Mismo comentario que la nota [10].

[12]  Es una condición difícil en la que el barco cabecea mucho. Esto produce una aceleración y desaceleracion permanente en el tope del aparejo, que genera permanentemente diferencias importantes de aparentes, por lo que el viento en el tope va a estar negándose y prestándose todo el tiempo. No hay una posición del patín que resuelva esta situación satisfactoriamente, por lo que habrá que encontrar la posición de compromiso mas eficiente sabiendo que no  será 100% eficaz.

SPINNAKER

TRES CONSIGNAS BASICAS:

1.  Tangón perpendicular al viento.

2.  Ambos puños a la misma altura / Tangón siempre horizontal en la medida de lo posible.

3.  Escota filada hasta que el gratil comienza a flamear y luego se caza. Se repite el proceso permanentemente.

Notas

[1]  El ángulo de incidencia del viento varia mucho, se busca crear viento aparente, por lo que los bordes serán pronunciados dado que con vientos leves las diferencias de aparentes son importantes. La escota debe ser casada y filada continuamente.

[2]  Cuando carga la racha se debe filar la escota para derivar y ganar sotavento. Hacer lo opuesto cuando la racha cede.

[3]  En condiciones de rolido casar la escota cuando el spi rota hacia barlovento y filarla cuando lo hace hacia sotavento. El timonel debe guiar el barco hacia donde va el spi.

[4]  Buscamos maximizar el área vélica proyectada al viento.

[5]  El punto a proa o la manito cazada estabiliza la vela e impide que al volar mucho su parte superior adquiera una forma muy horizontal perdiendo área proyectada al viento.

[6]  El punto atrás (o la manito filada) permite abrir la baluma para que la vela no se sobrecargue y frene al barco. Al franquearse el viento puede correrse el punto un poco mas a proa para cerrar la baluma y no desperdiciar aire.

[7]  Puede ayudar a levantar un poco el resto del spinnaker.

[8]  Mantener ambos puños a la misma altura.

[9]  Bajar el Tangón evita que la vela vuele alto y se vuelva inestable.

[10]  La altura del Tangón produce el mismo efecto en el gratil del spi que la tensión de la driza en el genoa o la mayor, es decir desplaza la bolsa hacia delante (Tangón bajo/gratil tenso) o hacia atrás (Tangón alto/gratil flojo). Cuanto más viento, habrá que llevar la bolsa mas hacia delante (atrás genera escora y freno). La altura del tangón también influye en la forma de los hombros del spi, si el mismo esta muy alto, los hombros rotan hacia atrás quedando la bolsa muy atrás y arriba. Si el tangón esta demasiado bajo, la baluma se abrirá en exceso desperdiciando aire.

Javier N. Larré Oroño
(Patrón de Yate)
Octubre 2002

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