Como se diseñan las velas de la Copa America En este articulo , voy a tratar de explicar con un lenguaje simple , los últimos adelantos en el diseño de velas , y las nuevas herramientas con que contamos los diseñadores a la hora de encarar un proyecto de alta performance. Estas herramientas , son usadas actualmente para desarrollar las velas de la Copa America , proyectos para la Volvo , y ya se están empezando a utilizar en barcos de la flota de 50’ de IMS y también en el desarrollo de las velas del One Design Farr-40. Todos estos programas han sido impulsados , gracias a la inversión que genera la Copa America y hoy en día han llegado a un grado de desarrollo , que hace que sea posible usarlos en proyectos de menor envergadura. La parte interesante es , que toda esta investigación y desarrollo termina decantando en el diseño de todas las velas , a partir de lo aprendido. Para simplificar el análisis , lo voy a dividir en dos condiciones diferentes : 1) Herramientas utilizadas para el desarrollo en ceñida ( flujo adherido ) 2) Herramientas utilizadas para el desarrollo en popa ( flujo separado ) Básicamente el gran salto que se ha dado , en la ultima Copa America , ha sido en el desarrollo de las herramientas para investigar el flujo separado y por ende de las velas de Popa. 1) Ceñida : Los programas para el análisis en ceñida , son los mas depurados , y ya fueron utilizados en muchas Copas America. En las dos ultimas Copa Americas , el paquete de CFD ( Dinámica de los Fluidos por Computadoras ) y FEA ( Análisis de Elementos Finitos ) usado en ceñida , fue el Desman \ Flow \ Membrain. Luego estos programas son linqueados con un Hull VPP ( Programa de Predicción de Velocidades ) Desman es el programa que genera el modelo de barco , velas , aparejo Flow es el túnel de viento para ceñida Membrain es el programa que desforma las estructuras. Hull VPP es el programa de predicción de velocidades.

El Desman es el programa que une las velas , el aparejo y el casco. Una vez definida esta geometría , se definen las propiedades de los materiales con los que están construidos los diferentes elementos. Por ejemplo , las propiedades de las barras de los obenques del aparejo , o las propiedades del kevlar o carbono utilizado en las velas. Luego , el modelo que generamos , se lo hace “navegar” en una condición determinada por nosotros en el túnel de viento.

Flow es el programa que simula el túnel de viento en ceñida. Lo que obtenemos del túnel de viento , es el mapa de presiones en las velas , y las componentes vectoriales que genera el conjunto mástil y velas. O sea en definitiva , podemos saber , que diferencia de presión tiene en cada punto la vela y además dicho de una manera simple , podemos saber que empuje o sustentación generan las velas , así como también la resistencia generan. Luego se corre el tercer programa que es el Membrain , que lo que hace es deformar las velas , a partir de que conoce con que material están hechas y sus propiedades , y además a que presión van a estar expuestas. Al correr el Membrain , las velas se desforman , y por eso es necesario correr nuevamente el Túnel de Viento ( Flow ) , ya que no tiene la misma forma que antes. Este circulo , se repite , hasta que los incrementos se hacen cero , en otras palabras , hasta que las velas no desformen mas. Por ultimo , nos queda unir , el sistema , aparejo-velas , con el casco , y obtener una predicción de velocidad.

Esto nos va a permitir , ir probando diferentes diseños de velas , y ver que tendencias nos dan un mejor resultado.

El HullVPP , analiza la forma del casco y apéndices , así como también la estabilidad a diferentes ángulos de escora y muchos otros factores que terminan determinando el balance del barco en ceñida. Todas estas herramientas , en definitiva , permiten aproximar el diseño inicial de las velas en un 95%. El 5% restante , es el desarrollo navegando y juntando información cada vez que el barco navega. Para esto en la ultima Copa , varios sindicatos utilizaron un sistema de recolección de información de las velas llamado SailVision. Básicamente , son cámaras montadas en el mástil , o en el casco , que continuamente guardan la información de la forma de las velas , sumada a la información de los instrumentos del barco. Todo esa información queda guardada y posteriormente es analizada por los trimers en conjunto con el diseñador de las velas. Los sindicatos mas fuertes , transferían inalambricamente la información a los botes de apoyo de manera , que mientras el barco navegaba , ya había gente pudiendo trabajar con esta información. 2) Popa : El desarrollo de las velas de Popa , tenia 3 posibles caminos , dependiendo de la inversión que cada sindicato pueda hacer.

El camino , mas económico , pero muy usado por diferentes sindicatos , para tener un feeling de cómo vuela la vela y que tan fácil es el llevado de esta , es hacer las velas en una escala aproximada 1/10- 1/12 y hacerla volar , a la intemperie. Esto que suena muy básico , fue y es usado por muchos sindicatos , cuando el presupuesto esta limitado. Por ejemplo el desarrollo de los Asimétrico y Spinnakers del Young America en la Copa anterior fue íntegramente desarrollado de esta manera.

Fotos de modelos testeados en la intemperie.

La siguiente opción , fue desarrollada por el Team New Zealand para la Copa America que ganaron en San Diego en conjunto con North Sails y la Universidad de Auckland. Se trata del Twisted Wind Tunnel , ( Tunnel de Viento con Twist ) que es único en el mundo , por sus características. Tiene una sección muy grande , que permite testear modelos en una escala muy grande , y simula el gradiente del viento con la superficie. Esto lo hace , mucho mas real , para emular las condiciones reales en las que navegamos. Este Tunnel de viento fue utilizado por el 80% de los sindicatos de la ultima Copa.

Por ultimo , para esta ultima Copa America , el sindicato Stars & Stripes , desarrollo en conjunto con North Sails y el Darthmouth College of Engineering , el llamado VWT (Virtual Wind Tunnel ) que permite analizar las velas en condiciones de no sustentación ; o sea en Franco o Reach. El Virtual Wind Tunnel , es la ultima herramienta para el diseño de las velas de Popa y en esta Copa America y Volvo va a ser la principal herramienta para investigar los Spinnakers y Asimétricos. Básicamente el programa en vez de usar el Flow ( que es el programa de Tunnel de viento en ceñida ) utiliza el Fluent para analizar el flujo del viento turbulento y el Gambit para generar el mapa de presiones y luego este mapa es importado en el Membrain para deformar la estructura. Gracias a este nuevo programa , se van a poder testear muchos mas casos y modelos diferentes , a un precio considerablemente menor al que cuesta hoy en día testear cada modelo en el túnel de viento; y en un tiempo mucho menor.

Otras ventajas del programa son : - Testeo a escala natural - Permite visualizar las zonas de inestabilidad en la vela - Fácilmente permite analizar cambios de tamaño o geometría y su impacto en el balance del barco. - Análisis de las fuerzas y momentos que genera cada vela individualmente y en conjunto ( Mayor y Asy o Spi )

Acá podemos ver el mapa de presiones del Fluent y la maya que genera el Gambit. La comprobación final , fue hecha en Nueva Zelanda , donde se compararon la forma real de las velas ( o flying shape ) en el túnel de viento contra las que entregaba como resultado el programa VWT , partiendo del mismo molde de diseño. También se comprobaron los valores numéricos de Driving Force o componente de empuje en la dirección del movimiento y Heeling Force o Fuerza escorante y los momentos de Pitch , Yaw y Roll o Cabeceo , Rolido y Guiñada. En estas fotos podemos ver , la exactitud lograda por el programa VTW versus el mismo diseño volando en el túnel de viento real.