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El Funcionamiento de las Velas

 

Se tratan de un verdadero ‘motor’ capaz de generar el equivalente a muchos caballos de potencia. Y aunque su funcionamiento parece en un principio obvio, algo hay que entender, ya que varios fenómenos físicos se manifiestan en ellas. Lo primero que debemos saber es que una vela se comporta como el ala de un avión en vuelo.

Muchos sabrán que las velas producen un empuje debido a que en la cara del lado del viento se produce una sobre presión por la fuerza del viento. Otros sabrán que en la cara contraria además, se forma una depresión o lo que es lo mismo, un efecto de succión. Pero lo que resulta curioso, es que esta succión es verdaderamente más importante que el efecto de empuje de presión en la cara al viento.

Si pudiéramos teñir el viento en bandas con tonalidades distintas al llegar a la vela, veríamos como en la cara del viento los ‘paquetes’  se van frenando respecto a la circulación general del viento y lo contrario pasa en la cara posterior de la vela. El hecho de que se frenen se puede entender fácilmente si pensamos que las partículas de aire al ser desviadas por la forma de la vela y por tanto rozarse contra su superficie pierden velocidad en su desplazamiento, es decir disminuye la velocidad.

¿Pero porqué se aceleran las de atrás? Debemos entender que el aire está formado por partículas de gas que pesan y por tanto tienen inercia. Las partículas de aire al intentar seguir la forma exterior de la vela curvada y por culpa de la inercia se van separando del perfil, como le ocurre a un coche que toma una curva a demasiada velocidad. En estas zonas se produce una depresión y por tanto una succión. Las partículas de aire tienden a separarse de la vela y por tanto generan un enrarecimiento local. Este ‘vacio’ provoca que el aire de la cara al viento que acaba de llegar al borde de salida tienda a ‘colarse’ en la zona enrarecida, empezando a girar y generando un torbellino.

 

Este torbellino que se va quedando atrás pero que continuamente es sustituido por otro que se forma en la cara posterior de la vela actúa como si fuera un engranaje de piñones respecto al otro ‘engranaje’ que es la movimiento del aire alrededor de la vela. Actúa como un engranaje debido a las fuerzas de fricción y produciendo una ‘tendencia’ a que el aire de la cara posterior se acelere y la anterior se ralentice. Esta tendencia es ‘muy real’ y es lo que los ingenieros aeronáuticos conocen como ‘circulación’ del ala.

¿Qué no se lo creen? Hagan el experimento para verlo! Recortamos un cartón encerado de un ‘tetrabric’ y lo curvamos para darle el aspecto de una vela. En una bañera con algo de agua espolvoreamos polvos de talco para que luego podamos ver las ‘’lineas’ de agua al mover el perfil dentro de ella. Desde un extremo empezamos a desplazar el cartón y observamos como se forma un ligero torbellino en la salida de la vela. También veremos que en la parte de ‘proa’ las líneas de agua se deforman como anticipándose al movimiento de esta vela acuática. Este efecto es lo que se conoce como ‘Upwash’. Si de repente sacamos el cartón de la bañera veremos como permanece un movimiento circular de agua que es la famosa circulación. Esta circulación es la que se suma al movimiento general del aire para dar las velocidades finales del aire en las dos cara de las vela.

La circulación general que envuelve al ala produce una desviación del aire hacia la cara anterior en el borde de salida y lo contrario en el lado del palo. Los ingleses lo llaman el ‘Upwash’ y es muy importante para entender el funcionamiento del conjunto Vela Mayor + Vela de Proa.

La circulación es la que finalmente produce la potencia de la vela y que puede ser expresada como el producto de la densidad del aire, por la velocidad de la masa de aire que llega a la vela, y por la CIRCULACIÓN  (naturalmente esto da la potencia por cada unidad de longitud de altura de la vela).

Otras personas preferirán explicar el funcionamiento de las velas como consecuencia del efecto ‘venturi’, según el cual al producirse un movimiento de aire más rápido (en la cara posterior) esto provoca una depresión (como consecuencia de aplicar el principio de Bernoulli, y por tanto se genera la succión. Todo ello es bien cierto, pero la primera explicación que hemos ofrecido es la que mejor explica el porqué se mueven nuestros queridos veleros.

 

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