Viento aparente

Viento que experimenta un objeto en movimiento

V = velocidad del barco, H = viento en contra, W = viento real, A = viento aparente, α = ángulo de apuntamiento, β = ángulo del viento aparente

El viento aparente es el viento que experimenta un objeto en movimiento.

Definición de viento aparente

El viento aparente es el viento que experimenta un observador en movimiento y es la velocidad relativa del viento en relación con el observador. ^{[ cita requerida ]}

La velocidad del viento aparente es la suma vectorial de la velocidad del viento en contra (que es la velocidad que experimentaría un objeto en movimiento en aire en calma) más la velocidad del viento real . El viento en contra es el inverso aditivo de la velocidad del objeto; por lo tanto, la velocidad del viento aparente también se puede definir como una suma vectorial de la velocidad del viento real menos la velocidad del objeto . ^{[ cita requerida ]}

Viento aparente en navegación

En navegación , el viento aparente es la velocidad y dirección del viento indicada por un instrumento de viento ( anemómetro ) en una embarcación en movimiento (sobre el agua, la tierra o el hielo) en aire no perturbado. Se compone de las velocidades y direcciones combinadas de la embarcación y el viento observados por un instrumento de viento estacionario : el viento verdadero . Un viento verdadero que viene de la proa aumenta el viento aparente inducido por la velocidad de la embarcación, que viene de la popa disminuye el viento aparente y que viene del costado, el ángulo y la velocidad del viento aparente cambian según la velocidad y dirección combinadas de cada una de las embarcaciones y el viento verdadero. El viento aparente es importante para los navegantes para establecer el ángulo de la vela con respecto al viento y para anticipar cuánta potencia generará el viento en un punto de la vela . El viento aparente difiere en velocidad y dirección del viento verdadero que experimenta un observador estacionario y se compone de la velocidad del viento verdadero (TWS) y la dirección del viento verdadero (TWD) o la TWS y el ángulo del viento verdadero (TWA) en relación con el barco si estuviera estacionario. ^[1] En terminología náutica , el viento aparente se mide en nudos y grados .

Tenga en cuenta que hay una serie de factores adicionales que entran en juego al convertir las mediciones del anemómetro de tope en viento real si se requiere un alto grado de precisión, incluidos los siguientes: ^{[2] [3] [4]}

• Margen de maniobra (o deriva en los buques a motor): factores como las corrientes de agua o el deslizamiento lateral debido al viento (margen de maniobra) hacen que la dirección a la que apunta una embarcación a menudo no coincida exactamente con su dirección real de desplazamiento. Esto debe corregirse al convertir el ángulo del viento aparente en la dirección del viento real. El mismo efecto se produce cuando la embarcación modifica su rumbo.
• Torsión del mástil: las cargas del aparejo a menudo ejercen una cantidad significativa de torsión sobre el mástil, especialmente si el aparejo tiene corredores, por lo que se tuerce a lo largo de su longitud.
• Rotación del mástil: muchos multicascos de carreras tienen un mástil que se puede girar, por lo que la lectura del anemómetro debe corregirse según el ángulo de rotación del mástil.
• Ángulo del talón: esta es una corrección trigonométrica simple
• La corriente de aire que sale de las velas distorsiona el flujo de aire alrededor de la parte superior del mástil. Este efecto varía según las velas colocadas en el momento, la velocidad del viento y el punto de la vela, pero se nota cuando el ángulo del viento real cambia de amura de babor a amura de estribor y cuando la velocidad del viento real cambia de cuando se navega a vela.
• Movimientos del barco: como el tope del mástil está tan alejado del centro de movimiento de la embarcación, el efecto inercial tanto en la veleta como en las copas del anemómetro puede ser significativo cuando la embarcación está en movimiento, especialmente cuando cabecea y balancea.
• Cizalladura del viento: puede haber un cambio significativo tanto en la velocidad como en la dirección del viento entre la superficie del agua y la parte superior del mástil, especialmente en condiciones de vientos inestables y ligeros. Los instrumentos de viento solo miden las condiciones en el tope del mástil, y estas no son necesariamente las mismas en todas las alturas.

En presencia de corriente, se considera viento verdadero el medido sobre la embarcación a la deriva con el agua sobre el fondo, y viento respecto del fondo marino el viento de tierra o geográfico . ^{[ cita requerida ]}

Instrumentos

El viento aparente a bordo (de un barco) suele expresarse como una velocidad medida por un transductor situado en el tope del mástil que contiene un anemómetro y una veleta que mide la velocidad del viento en nudos y la dirección del viento en grados en relación con el rumbo del barco. La instrumentación moderna puede calcular la velocidad real del viento cuando se introducen el viento aparente y la velocidad y dirección del barco. ^{[ cita requerida ]}

Implicaciones en la velocidad de navegación

En las regatas de vela , y especialmente en la navegación a vela de alta velocidad , el viento aparente es un factor vital para determinar los puntos de navegación en los que un velero puede navegar de manera efectiva. Una embarcación que navega a una velocidad creciente en relación con el viento predominante se encontrará con que el viento impulsa la vela en un ángulo decreciente y una velocidad creciente. Finalmente, el aumento de la resistencia y la disminución del grado de eficiencia de una vela en ángulos extremadamente bajos provocarán una pérdida de fuerza de aceleración. Esto constituye la principal limitación a la velocidad de las embarcaciones y vehículos impulsados ​​por el viento. ^{[ cita requerida ]}

Los windsurfistas y ciertos tipos de embarcaciones pueden navegar más rápido que el viento real. Entre ellos se incluyen los multicascos rápidos y algunos monocascos planeadores . Los navegantes sobre hielo y los navegantes terrestres también suelen entrar en esta categoría, debido a su relativamente baja cantidad de resistencia o fricción . ^{[ cita requerida ]}

Los catamaranes con foils AC72 utilizados en la America's Cup son un ejemplo de este fenómeno, ya que los barcos navegan por el agua a una velocidad que puede llegar a duplicar la del viento ambiental. El efecto de esto es cambiar radicalmente la dirección aparente del viento cuando se navega "a favor del viento". En estos barcos, la velocidad de avance es tan grande que el viento aparente siempre es hacia adelante, en un ángulo que varía entre 2 y 4 grados con respecto a la vela del ala. Esto significa que los AC72 están efectivamente navegando a favor del viento, aunque en un ángulo mayor que el ángulo normal de 45 grados en contra del viento, generalmente entre 50 y 70 grados. ^[5]

Otras áreas de relevancia

En los aviones de ala fija , el viento aparente es el que se experimenta a bordo y determina las velocidades necesarias para el despegue y el aterrizaje. Los portaaviones generalmente navegan directamente contra el viento a máxima velocidad, con el fin de aumentar el viento aparente y reducir la velocidad de despegue necesaria. El tráfico de aeropuertos en tierra , así como la mayoría de las aves de tamaño mediano y grande, generalmente despegan y aterrizan contra el viento por la misma razón. ^{[ cita requerida ]}

Cálculo de la velocidad aparente y el ángulo

$${\displaystyle A={\sqrt {W^{2}+V^{2}+2WV\cos {\alpha }}}}$$

Dónde:

• ${\displaystyle V}$= velocidad (velocidad del barco sobre el fondo, siempre ≥ 0)
• ${\displaystyle W}$= velocidad real del viento (siempre ≥ 0)
• ${\displaystyle \alpha }$= ángulo de apuntamiento real en grados (0 = contra el viento, 180 = a favor del viento)
• ${\displaystyle A}$= velocidad aparente del viento (siempre ≥ 0)

La fórmula anterior se deriva de la Ley de los cosenos y utiliza . ${\displaystyle \cos(\alpha ')=\cos(180^{\circ }-\alpha )=-\cos(\alpha )}$

El ángulo del viento aparente ( ) se puede calcular a partir de la velocidad medida del barco y el viento utilizando el coseno inverso en grados ( ) ${\displaystyle \beta }$ ${\displaystyle \arccos }$

$${\displaystyle \beta =\arccos \left({\frac {W\cos \alpha +V}{A}}\right)=\arccos \left({\frac {W\cos \alpha +V}{\sqrt {W^{2}+V^{2}+2WV\cos {\alpha }}}}\right)}$$

Si se conocen la velocidad del barco y la velocidad y el ángulo del viento aparente, por ejemplo a partir de una medición, la velocidad y dirección reales del viento se pueden calcular con:

$${\displaystyle W={\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}$$

y

$${\displaystyle \alpha =\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{W}}\right)=\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}\right)}$$

Nota: Debido a la ambigüedad del cuadrante, esta ecuación solo es válida cuando los vientos aparentes provienen de la dirección de estribor (0° < β < 180°). Para vientos aparentes de babor (180° < β < 360° o 0° > β > -180°), el ángulo de apuntamiento verdadero ( α ) tiene el signo opuesto: ${\displaystyle \alpha }$

$${\displaystyle \alpha =-\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{W}}\right)=-\arccos \left({\frac {A\cos \beta -V}{\sqrt {A^{2}+V^{2}-2AV\cos {\beta }}}}\right)}$$

Referencias

1. "¿Qué me dicen mis dispositivos electrónicos sobre la velocidad y el rumbo de la embarcación?". Sailing World . 21 de mayo de 2015. Consultado el 22 de octubre de 2017 .
2. Thornton, Tim. El yate de alta mar . Adlard Coles.
3. Marchaj, CA La aerohidrodinámica de la navegación a vela . Adlard Coles.
4. "Calibración de instrumentos de navegación". Ockam Instruments . Consultado el 10 de junio de 2015 .
5. Transmisión en vivo de la Copa América por TVNZ. Entrevista con Tom Schnackenburg. 22/9/2013

Enlaces externos

• http://www.csgnetwork.com/twscorcalc.html
• https://www.tecepe.com.br/nav/inav_c11.htm.