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Aparejos de vela

Una vela es una estructura tensada , hecha de tela u otros materiales de membrana, que utiliza la energía eólica para propulsar embarcaciones a vela, incluidos barcos de vela , veleros , tablas de windsurf , barcos de hielo e incluso vehículos terrestres propulsados ​​por velas . Las velas pueden estar hechas de una combinación de materiales tejidos, como lona o tela de poliéster, membranas laminadas o filamentos unidos, generalmente en forma de tres o cuatro lados.

Una vela proporciona fuerza propulsora a través de una combinación de sustentación y resistencia, dependiendo de su ángulo de ataque , su ángulo con respecto al viento aparente . El viento aparente es la velocidad del aire que experimenta la embarcación en movimiento y es el efecto combinado de la velocidad real del viento con la velocidad de la embarcación de vela. El ángulo de ataque a menudo está limitado por la orientación de la embarcación de vela con respecto al viento o la punta de la vela . En los puntos de la vela donde es posible alinear el borde de ataque de la vela con el viento aparente, la vela puede actuar como un perfil aerodinámico , generando fuerza propulsora a medida que el aire pasa a lo largo de su superficie, al igual que el ala de un avión genera sustentación , que predomina sobre la resistencia aerodinámica que retarda el movimiento hacia adelante. Cuanto más se desvía el ángulo de ataque del viento aparente cuando una embarcación de vela gira a favor del viento, más aumenta la resistencia y disminuye la sustentación como fuerzas propulsoras, hasta que una vela que va a favor del viento está predominada por las fuerzas de resistencia. Las velas no pueden generar fuerza propulsora si están alineadas demasiado cerca del viento.

Las velas pueden estar unidas a un mástil , botavara u otro mástil o pueden estar unidas a un cable que está suspendido de un mástil. Por lo general, se izan mediante una cuerda, llamada driza , y su ángulo con respecto al viento suele estar controlado por una cuerda, llamada escota . En uso, pueden estar diseñadas para curvarse en ambas direcciones a lo largo de su superficie, a menudo como resultado de sus bordes curvos. Se pueden usar sables para extender el borde de salida de una vela más allá de la línea de sus puntos de sujeción.

Otros perfiles aerodinámicos no giratorios que impulsan embarcaciones a vela incluyen velas de ala , que son estructuras rígidas similares a alas, y cometas que impulsan embarcaciones aparejadas con cometas , pero que no emplean un mástil para sostener el perfil aerodinámico y están fuera del alcance de este artículo.

Plataformas

Las embarcaciones de vela utilizan dos tipos de aparejo: el aparejo cuadrado y el aparejo de proa y popa .

El aparejo cuadrado lleva las velas motrices primarias sobre largueros horizontales , que son perpendiculares o cuadrados, a la quilla del buque y a los mástiles. Estos largueros se llaman vergas y sus puntas, más allá de los elevadores , se llaman vergas [1] . Un buque aparejado principalmente de esta manera se llama barco de aparejo cuadrado . [2]

Un aparejo de proa y popa consiste en velas que se colocan a lo largo de la línea de la quilla en lugar de perpendiculares a ella. Los barcos aparejados de esta manera se describen como aparejados de proa y popa . [3]

Historia

Barco de vela egipcio, ca. 1422-1411 a. C.

La invención de la vela fue un avance tecnológico de igual o mayor importancia que la invención de la rueda. [a] Algunos han sugerido que tiene la importancia de haber contribuido al desarrollo del estilo de vida neolítico o al establecimiento de las primeras ciudades. Sin embargo, no se sabe cuándo ni dónde tuvo lugar esta invención. [4] : 173 

Se cree que gran parte del desarrollo inicial del transporte acuático se produjo en dos áreas principales de "vivero" del mundo: las islas del sudeste asiático y la región mediterránea . En ambas hay aguas más cálidas, por lo que es posible el uso de balsas sin riesgo de hipotermia (una balsa suele ser una estructura "transversal") y una serie de islas intervisibles crean una invitación a viajar y un entorno en el que no se necesitan técnicas de navegación avanzadas. Además, el Nilo tiene una corriente que fluye hacia el norte con un viento predominante en la dirección opuesta, lo que da la posibilidad de derivar en una dirección y navegar en la otra. [5] : 113  [6] : 7  Muchos no consideran que las velas se hayan utilizado antes del quinto milenio a. C. Otros creen que las velas se inventaron mucho antes. [4] : 174, 175 

Los estudios arqueológicos de la cerámica de la cultura Cucuteni-Trypillian muestran el uso de barcos de vela desde el sexto milenio a. C. en adelante. [7] Las excavaciones del período Ubaid (c. 6000–4300 a. C.) en Mesopotamia proporcionan evidencia directa de barcos de vela. [8]

Plataformas cuadradas

Las velas del antiguo Egipto se representan alrededor del 3200 a. C., [9] [10] donde los barcos de juncos navegaban río arriba contra la corriente del río Nilo . Los antiguos sumerios usaban barcos de vela de aparejo cuadrado aproximadamente en la misma época, y se cree que establecieron rutas comerciales marítimas tan lejanas como el valle del Indo . Los griegos y los fenicios comenzaron a comerciar por barco alrededor del 1200 a. C.

Los aparejos cuadrados en forma de V con dos mástiles que se unen en el casco fueron el aparejo de navegación ancestral de los pueblos austronesios antes de que desarrollaran los aparejos de pinza de cangrejo de proa y popa , tanja y junco . [11] La fecha de introducción de estas velas austronesias posteriores es objeto de controversia. [12]

Aparejos latinos

Un Baghlah tradicional de las Maldivas con aparejo latino de proa y popa

Las velas latinas surgieron alrededor del siglo II d. C. en el Mediterráneo. No se volvieron comunes hasta el siglo V, cuando hay evidencia de que la vela cuadrada mediterránea (que había sido ampliamente utilizada durante el período clásico ) estaba experimentando una simplificación de sus componentes de aparejo. [b] Se sugiere que tanto la creciente popularidad de la vela latina como los cambios en el aparejo cuadrado contemporáneo son medidas de ahorro de costos, que reducen la cantidad de componentes costosos necesarios para equipar un barco. [13]

Entre los historiadores marítimos ha existido una presunción común y errónea de que la vela latina tenía un rendimiento de navegación significativamente mejor que la vela cuadrada del mismo período. El análisis de los viajes descritos en relatos contemporáneos y también en varias réplicas de barcos demuestra que el rendimiento de la vela cuadrada y la vela latina era muy similar. La vela latina proporcionaba un aparejo más económico de construir y mantener, sin degradación del rendimiento. [14] [13]

La vela latina fue adoptada por los navegantes árabes (generalmente en el subtipo: vela de sofá ), pero la fecha es incierta, ya que no hay evidencia firme de su uso en el Océano Índico occidental antes de 1500 d. C. Sin embargo, hay buena evidencia iconográfica de que los barcos árabes, persas e indios usaban velas cuadradas en esta región, por ejemplo, en 1519. [15]

La popularidad de la carabela en las aguas del norte de Europa a partir de 1440 hizo que las velas latinas se convirtieran en algo habitual en esta parte del mundo. Además, las velas latinas se utilizaban para la mesana en los primeros barcos de tres mástiles, desempeñando un papel importante en el desarrollo del barco de aparejo completo . Sin embargo, no proporcionaba mucha de la fuerza propulsora de estos barcos, sino que servía como vela de equilibrio necesaria para algunas maniobras en determinadas condiciones del mar y del viento. La gran cantidad de arte marítimo contemporáneo que muestra la mesana latina en los barcos de los siglos XVI y XVII a menudo tiene la vela enrollada. La experiencia práctica en la réplica de Duyfken confirmó el papel de la mesana latina. [16] [17] [18]

Aparejos de pinza de cangrejo

Embarcación de vela con estabilizadores en Fiji y vela tipo pinza de cangrejo
Lanong filipino con velas tanja

La invención austronesia de los catamaranes , los estabilizadores y las velas triangulares de pinza de cangrejo con dos mástiles les permitió a sus barcos navegar grandes distancias en mar abierto, lo que condujo a la expansión austronesia . Desde Taiwán, se asentaron rápidamente en las islas del sudeste asiático marítimo , luego navegaron más adelante hacia Micronesia , la Melanesia insular , Polinesia y Madagascar , y finalmente se asentaron en un territorio que abarcaba la mitad del mundo. [19] [20]

Las palabras proto- austronesias para vela, lay(r) y algunas otras partes del aparejo datan de alrededor del 3000 a. C., cuando este grupo comenzó su expansión en el Pacífico. [21] Los aparejos austronesios se distinguen por tener mástiles que sostienen los bordes superior e inferior de las velas (y, a veces, los que están entre ellos). [20] Las velas también estaban hechas de hojas tejidas resistentes a la sal, generalmente de plantas pandan . [22] [23]

Las velas de pinza de cangrejo utilizadas en los barcos de un solo estabilizador en Micronesia , la Melanesia insular , Polinesia y Madagascar eran intrínsecamente inestables al virar hacia sotavento. Para lidiar con esto, los austronesios de estas regiones desarrollaron la técnica de maniobras en la navegación, junto con los barcos de un solo estabilizador con una singular capacidad de reversibilidad. En el resto de Austronesia , las velas de pinza de cangrejo se utilizaban principalmente para barcos de doble estabilizador ( trimaranes ) y de doble casco ( catamaranes ), que permanecían estables incluso a sotavento. [20] [24] [19] [25] [26]

En las islas occidentales del sudeste asiático , las velas cuadradas posteriores también evolucionaron a partir de la vela de pinza de cangrejo, la tanja y el aparejo de junco , las cuales conservaron la característica austronesia de tener más de un mástil que sostenía la vela. [27] [28]

Fuerzas aerodinámicas

Fuerzas aerodinámicas para dos puntos de navegación.
Embarcación de la izquierda : a favor del viento: la resistencia
predominante impulsa la embarcación con poco momento de escora. Embarcación de la derecha : en contra del viento (ceñida): la sustentación predominante impulsa la embarcación y contribuye a la escora.

Ángulos de ataque de las velas y patrones de flujo resultantes (idealizados) que proporcionan sustentación propulsiva.

Las fuerzas aerodinámicas sobre las velas dependen de la velocidad y dirección del viento y de la velocidad y dirección de la embarcación. La dirección en la que se desplaza la embarcación con respecto al viento verdadero (la dirección y velocidad del viento sobre la superficie) se denomina "punto de la vela ". La velocidad de la embarcación en un punto dado de la vela contribuye al viento aparente ( VA ), la velocidad y dirección del viento tal como se mide en la embarcación en movimiento. El viento aparente sobre la vela crea una fuerza aerodinámica total, que puede descomponerse en resistencia , el componente de fuerza en la dirección del viento aparente y sustentación , el componente de fuerza normal (90°) al viento aparente. Dependiendo de la alineación de la vela con el viento aparente, la sustentación o resistencia puede ser el componente propulsor predominante. La fuerza aerodinámica total también se descompone en una fuerza impulsora, propulsora y hacia adelante, resistida por el medio a través del cual o sobre el cual pasa la embarcación (por ejemplo, a través del agua, el aire o sobre hielo, arena) y una fuerza lateral, resistida por las láminas submarinas, los patines de hielo o las ruedas de la embarcación de vela. [29]

Para ángulos de viento aparente alineados con el punto de entrada de la vela, la vela actúa como un perfil aerodinámico y la sustentación es el componente predominante de la propulsión. Para ángulos de viento aparente detrás de la vela, la sustentación disminuye y la resistencia aumenta como el componente predominante de la propulsión. Para una velocidad de viento real dada sobre la superficie, una vela puede propulsar una embarcación a una velocidad mayor, en puntos de la vela cuando el punto de entrada de la vela está alineado con el viento aparente, que con el punto de entrada no alineado, debido a una combinación de la fuerza disminuida del flujo de aire alrededor de la vela y la disminución del viento aparente debido a la velocidad de la embarcación. Debido a las limitaciones de velocidad a través del agua, los veleros de desplazamiento generalmente obtienen potencia de las velas que generan sustentación en puntos de la vela que incluyen ceñida hasta gran alcance (aproximadamente 40° a 135° fuera del viento). [30] Debido a la baja fricción sobre la superficie y las altas velocidades sobre el hielo que crean altas velocidades de viento aparente para la mayoría de los puntos de la vela, los barcos de hielo pueden obtener potencia de la sustentación más alejada del viento que los barcos de desplazamiento. [31]

Navegación a favor del viento con spinnaker

Tipos

Diferentes tipos de velas. [32]

Cada aparejo está configurado en un plano vélico , apropiado para el tamaño de la embarcación de vela. Un plano vélico es un conjunto de dibujos, generalmente preparados por un arquitecto naval , que muestra las diversas combinaciones de velas propuestas para un barco de vela . Los planos vélicos pueden variar para diferentes condiciones de viento, desde ligeros hasta fuertes. Se han construido embarcaciones con aparejo cuadrado y con aparejo de proa y popa con una amplia gama de configuraciones para mástiles simples y múltiples con velas y con una variedad de medios de fijación primaria a la embarcación, incluidos: [33]

Los yates de alto rendimiento, incluido el catamarán International C-Class , han utilizado o utilizan velas de ala rígida , que funcionan mejor que las velas blandas tradicionales pero son más difíciles de manejar. [34] Una vela de ala rígida fue utilizada por Stars and Stripes , el defensor que ganó la Copa América de 1988 , y por USA-17 , el retador que ganó la Copa América de 2010. [ 35] El rendimiento de USA 17 durante las carreras de la Copa América de 2010 demostró una velocidad buena en ceñida de más del doble de la velocidad del viento y en popa de más de 2,5 veces la velocidad del viento y la capacidad de navegar tan cerca como 20 grados del viento aparente. [36]

Forma

Esquinas y lados de una vela de proa y popa cuadrilátera

La forma de una vela se define por sus bordes y esquinas en el plano de la vela, dispuesto sobre una superficie plana. Los bordes pueden ser curvados, ya sea para extender la forma de la vela como perfil aerodinámico o para definir su forma en uso. En uso, la vela adquiere una forma curva, agregando la dimensión de profundidad o calado .

Una vela mayor triangular de proa y popa logra una mejor aproximación de la forma de un ala al extender la baluma hacia popa, más allá de la línea entre la cabeza y el puño de escota en un arco llamado cucaracha , en lugar de tener una forma triangular. Esta área adicional ondearía con el viento y no contribuiría a la forma eficiente del perfil aerodinámico de la vela sin la presencia de sables . [39] Las velas mayores de crucero en alta mar a veces tienen una baluma hueca (la inversa de una cucaracha) para obviar la necesidad de sables y la consiguiente probabilidad de rozar la vela. [40] La cucaracha en un diseño de vela cuadrada es el arco de un círculo sobre una línea recta de puño de escota a puño de escota en el pie de una vela cuadrada, lo que permite que el pie de la vela despeje los estays que suben por el mástil, a medida que las velas giran de lado a lado. [41]
La esquina donde se unen la baluma y el pujamen se llama puño de escota en una vela de proa y popa. En un foque, la escota está conectada al puño de escota; en una vela mayor, la escota está conectada a la botavara (si está presente) cerca del puño de escota. [37] Los puños de escota son las dos esquinas inferiores de una vela cuadrada. Las velas cuadradas tienen escotas unidas a sus puños de escota como las velas triangulares, pero las escotas se utilizan para tirar de la vela hacia abajo hasta la verga de abajo en lugar de ajustar el ángulo que forma con el viento. [44] La esquina donde se unen la baluma y el pujamen se llama puño de escota . [37] La ​​esquina de una vela de proa y popa donde se unen el grátil y el pujamen se llama puño de amura [37] y, en una vela mayor, se encuentra donde se unen la botavara y el mástil. [37]
En el caso de un spinnaker simétrico , cada una de las esquinas inferiores de la vela es un puño de escota. Sin embargo, cuando se navega a vela con una amura determinada, la esquina a la que se fija la escota del spinnaker se denomina puño de escota , y la esquina unida al tangón del spinnaker se denomina puño de amura . [44] [45] En una vela cuadrada en navegación, el puño de amura es el puño de escota de barlovento y también el cabo que sujeta esa esquina. [46]

Material

Vela laminada con Kevlar y fibras de carbono.

Las características de las velas se derivan, en parte, del diseño, la construcción y los atributos de las fibras que se tejen juntas para formar la tela de la vela. Hay varios factores clave para evaluar la idoneidad de una fibra para tejer una tela de vela: módulo inicial , resistencia a la rotura (tenacidad) , fluencia y resistencia a la flexión . Tanto el costo inicial como la durabilidad del material definen su relación costo-beneficio a lo largo del tiempo. [39] [48]

Tradicionalmente, las velas se hacían de lino o lona de algodón , [48] aunque las culturas escandinavas, escocesas e islandesas utilizaron velas de lana desde el siglo XI hasta el siglo XIX. [49] Los materiales utilizados en las velas, a partir del siglo XXI, incluyen nailon para spinnakers, donde se valora el peso ligero y la resistencia elástica a la carga de impacto y una gama de fibras, utilizadas para velas triangulares, que incluyen Dacron , fibras de aramida incluyendo Kevlar , y otras fibras de polímero de cristal líquido incluyendo Vectran . [48] [39] Los materiales tejidos, como Dacron, pueden especificarse como de alta o baja tenacidad , como se indica, en parte, por su recuento de deniers (una unidad de medida para la densidad de masa lineal de las fibras). [50]

Construcción

Las velas de corte transversal tienen los paneles cosidos en paralelo entre sí, a menudo en paralelo al pie de la vela, y son las menos costosas de las dos construcciones de vela. Los paneles de vela de corte transversal triangular están diseñados para encontrarse con el mástil y permanecer en un ángulo con respecto a la urdimbre o la trama (al bies ) para permitir el estiramiento a lo largo del grátil, pero minimizar el estiramiento en el grátil y el pie, donde las fibras están alineadas con los bordes de la vela. [51]

Las velas radiales tienen paneles que "irradian" desde las esquinas para transmitir la tensión de manera eficiente y, por lo general, tienen un rendimiento superior al de las velas de corte transversal. Una vela birradial tiene paneles que irradian desde dos de las tres esquinas; una vela trirradial tiene paneles que irradian desde las tres esquinas. Es más probable que las velas mayores sean birradiales, ya que hay muy poca tensión en la amura, mientras que las velas de proa (spi y foques) es más probable que sean trirradiales, porque están tensadas en sus esquinas. [48]

Las velas de mayor rendimiento pueden ser laminadas, construidas directamente a partir de múltiples capas de filamentos , fibras , tafetanes y películas , en lugar de tejidos textiles adheridos entre sí. Las velas moldeadas son velas laminadas formadas sobre un molde curvo y adheridas entre sí para formar una forma que no quede plana. [48]

Los paneles de las velas convencionales se cosen entre sí. Las velas son estructuras de tracción, por lo que la función de una costura es transmitir una carga de tracción de un panel a otro. En el caso de una vela textil cosida, esto se hace a través de un hilo y está limitado por la resistencia del hilo y la resistencia del orificio en el tejido por el que pasa. Las costuras de las velas a menudo se superponen entre los paneles y se cosen con puntadas en zigzag que crean muchas conexiones por unidad de longitud de costura. [48] [52]

Mientras que los textiles suelen coserse entre sí, otros materiales para velas pueden soldarse por ultrasonidos , una técnica mediante la cual se aplican localmente vibraciones acústicas ultrasónicas de alta frecuencia a piezas de trabajo que se mantienen unidas bajo presión para crear una soldadura de estado sólido . Se utiliza comúnmente para plásticos , y especialmente para unir materiales diferentes . [52]

Las velas tienen refuerzos de capas de tela donde las líneas se unen en ojales o arrugas . [43] Se puede coser una cuerda de perno en los bordes de una vela para reforzarla o para fijar la vela en una ranura en la botavara, en el mástil o en el alerón de grátil de un foque enrollable . [41] Pueden tener características de refuerzo, llamadas sables , que ayudan a dar forma a la vela, cuando está en toda su longitud, [53] o solo al roach, cuando está presente. [39] Pueden tener una variedad de medios para rizarlas (reduciendo el área de la vela), incluidas filas de líneas cortas fijadas a la vela para envolver la vela sin usar, como en los aparejos cuadrados y de cangreja, [54] o simplemente ojales a través de los cuales puede pasar una línea o un gancho, como en las velas mayores de las Bermudas. [55] Las velas de proa y popa pueden tener indicadores (trozos de hilo, hilo o cinta que se fijan a las velas) para ayudar a visualizar el flujo de aire sobre sus superficies. [39]

Comparación de la construcción de paneles de pluma

Aparejo de funcionamiento

Aparejo de labor en un yate de vela:
  1. Hoja principal
  2. Escota de foque
  3. Boom vang
  4. Descenso
  5. Driza de foque
Cantos y esquinas de la vela cuadrados (arriba). Jarcia de labor (abajo).

Las líneas que sujetan y controlan las velas forman parte de la jarcia de labor y difieren entre aparejos cuadrados y aparejos de proa y popa. Algunos aparejos se desplazan de un lado del mástil al otro, por ejemplo, la vela de vela latina y la vela de vela de vela de vela. Las líneas se pueden clasificar como las que sostienen la vela, las que le dan forma y las que controlan su ángulo con el viento.

Buques con aparejo de proa y popa

Los buques con aparejo de proa y popa tienen aparejos que sostienen, dan forma y ajustan las velas para optimizar su rendimiento en el viento, que incluyen las siguientes líneas:

Buques de aparejo cuadrado

Los buques con aparejo cuadrado requieren más líneas de control que los de aparejo longitudinal, incluidos los siguientes.

Galería

Velas en embarcaciones de vela de alto rendimiento .

Las velas de las embarcaciones sujetas a baja resistencia hacia adelante y alta resistencia lateral generalmente tienen sables de longitud completa. [53]

Véase también

Leyenda

Notas

  1. ^ La rueda fue inventada alrededor del año 5000 a . C. [4] : 174 
  2. ^ Un componente evidente de la vela cuadrada mediterránea en las situaciones arqueológicas son los anillos de plomo a través de los cuales se pasaban las cuerdas de brailes. Los brailes se utilizaban para reducir el área de la vela cuando los vientos subían. La alternativa más barata era utilizar puntas de rizo (como se ve en las embarcaciones de vela tradicionales de la actualidad), pero el registro arqueológico muestra la desaparición de los anillos de plomo característicos.

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