Velocidad viento y velocidad windsurfistas

[PyC]

En cuanto al trimarán que no supere el record...
Puede que no el absoluto pero sí el relativo:
¿qué te parece más eficiente, conseguir 49 nudos con vientos de 55 o 45 con vientos de 19?

Sí, seguro que en muchos sentidos será más eficiente, pero no en el simple y llano sentido de alcanzar una mayor velocidad.

El problema en el trimarán es cómo se comporta su resistencia hidrodinámica al aumentar la velocidad.

A velocidades bajas entre tabla/barco y agua, podríamos hablar de un flujo laminar (números de Reynolds pequeños). En este caso el rozamiento es pequeño y el aumento de la resistencia con la velocidad es pequeño (lineal sino recuerdo mal)
A velocidades mayores pasamos a flujo turbulento (números de Reynolds altos). En velocidad de planeo ya tenemos flujo turbulento. En este régimen, el aumento de rozamiento no es proporcional a la velocidad, sino que aumenta más rápidamente con la velocidad.

Dependiendo de la forma y características de las superficies en contacto, el aumento puede ser más o menos rápido con la velocidad. Por lo que se ve, en el trimarán el aumento de rozamiento con la velocidad es mayor que en la tabla.

Algo me dice a mi que tú también trabajas en temas de física...

Seguro que tú sabes más de física que yo, ya que a mi me ha llegado de rebote por motivos de trabajo (soy informático, pero trabajo en temas de simulación física: elementos finitos, etc...), asi que espero que no te tomes a mal mis humildes comentarios que simplemente pretenden sacar punta a las cosas hasta que estén perfectamente claras.

 

[PyC]

Obviamente, una tabla de wind es muchiiiiisimo mas ineficiente que un trimaran o un catamaran especifico, ya que no tiene ni la palanca, ni la rigidez, ni el diseño especifico que tiene el trasto de ahi arriba.

Si es tan obvio... entonces por qué el trimarán no supera el record del windsurf? .

Cuestion de esperar. El sucesor, del Macquire Innovations, ya ha hecho pasadas a 43kt con 15kt de viento. Dicen que un buen dia que sople 20kt puede llegar a 57kt. Que te lo creas o no, eso es cosa de cada uno, pero las simulaciones coinciden bastante bien con los resultados que han hecho.

Ten en cuenta que en si, el record esta influenciado por las normas. En los records en tierra, obligan a dos pasadas (una en cada sentido) y hacen la media. En vela, vale con una, con lo cual se favorece que se puedan usar diseños asimetricos (velas rigidas o aerofoils). El trimaran ese esta basado en una tabla de WS (y hay versiones caseras con velas de WS) pero optimizando al maximo... bien de palanca para aguantar velas bestiales (27m2 con 20kt), aletas horizontales para que no despegue, carbono a tutiplen... en el momento que una ws necesita de su cuerpo para unir vela y tabla, pasa a ser un diseño menos eficiente. Y tambien hay que tener en cuenta que los records de WS los sacan casi siempre en el canal ese de Francia, diseñado a proposito para ello. Los trimaranes han navegado en espacios naturales.

Si tienes mas curiosidad al respecto, busca "Yellow Pages Endeavour" o "Macquarie Innovation" en Google.

Estoy de acuerdo en todo.
Simplemente matizo que, por mucho que la teoría diga una cosa, hasta el momento el ws sigue teniendo el record.
Seguramente sea sólo cuestión de tiempo, pero de momento el trofeo es nuestro.

 

[ariznaf]

A ver, son muchas cosas las que has puesto y no creo responder a todo.

En primer lugar yo soy Ingeniero de minas. Por tanto no soy experto en temas de náutica ni de aeronáutica, aunque sí tenemos en la carrera mecánica de fluidos y conocimientos básicos de hidrodinámica.

Pero el tema es bastante peliagudo, pues (aunque la ecuaciones detalladas que intervienen no las conozco en detalle) sospecho que al final tenemos un sistema de ecuaciones no lineales, pues como vimos las fuerzas que intervienen dependen a su vez de la propia velocidad y de la del viento.

Por tanto tiene toda la pinta de ser un problema clásico de ecuaciones diferenciales con parámetros no lineales ni constantes que dependen a su vez de la solución a resolver (velocidad de la tabla). La solución por tanto no es sencilla y habría que emplear los FEM o FDM (de los que no quieres oir hablar ).

Tú te preguntas por qué podemos ir más rápido que el viento y yo te doy la vuelta a la pregunta ¿Y por qué no?

Como dijimos la cosa no se trata de una composición de velocidades, sino de un equilibrio de fuerzas. Por tanto la velocidad de la tabla en sí misma no es una variable principal, sino que se deriva de las fuerzas intervinientes.

La velocidad de la tabla es una consecuencia por tanto y no se deduce directamente de la del viento real (y por tanto puede tomar cualquier valor: el que salga como consecuencia de la solución de las ecuaciones interviniente).
Únicamente tenemos claro que en condiciones de empopada nuestra velocidad no puede ser superior a la del viento (al menos no por mucho tiempo) porque entonces la fuerza del viento se opondría al avance, y sufriríamos una deceleración.

En realidad lo estamos planteando como equilibrio de fuerzas, pero como estas fuerzas no son constantes y dependen a su vez de la solución (velocidad de la tabla) y al existir fuerzas disipativas (resistencia al avance por rozamiento) creo que el problema se plantea mejor como un balance de energía.

La energía transmitida por el viento a la vela (el trabajo que la presión sobre la vela realiza) se invierte en aumentar la energía cinética y en vencer la resistencia al avance.

A partir de ahí habría que ponerlo todo en función de la velocidad de avance (la resistencia al avance está directamente relacionada) y la presión de la vela en función de la velocidad del viento aparente.

Aparecerá una ecuación integral vectorial y a partir de ahí podríamos meter los FEM o FDM.

No es algo que podamos poner aquí en el foro. A mí también me gustaría verlo bien formulado y ponernos con lápiz y papel a ver si lo sacábamos.

De este rollo se deduce lo que quería resaltar: la velocidad de la tabla no depende de forma sencilla de la velocidad del viento real y por tanto a priori no hay nada que impida que tome valores mayores que la velocidad real del viento.

 

[ariznaf]

jeje... no, si al final va a ser mejor surfear sobre una puerta, como lo que decíais de Robby Naish, y si está blindada y pesa más, mejor que mejor.

A ver, el problema es que no has despejado bien la ecuación:
F = ma => a = F/m

Es decir, a mayor masa, MENOR aceleración!!! Por tanto, una tabla será más rápida cuanto menos pese.

Exactamente. Kono lo estabas planteando mal, lo que es variable conocida en un momento dado es la fuerza desequilibrada. Esa fuerza produce una aceleración que es menor cuanto mayor sea la masa.

Vamos a verlo con un ejemplo:

Supongamos que el viento mantiene una velocidad estable y las condiciones del mar y rumbo de la tabla también son estables. La tabla habrá alcanzado también una velocidad determinada estable.
En ese momento, las fuerzas actuantes están equilibradas: la fuerza que el viento hace sobre la vela iguala a la fuerza resistente por rozamiento de la tabla con el agua.

Si el viento aumenta en un determinado instante, la fuerza sobre la vela aumenta, mientras que la fuerza resistente es en ese momento la misma. Por tanto las fuerzas no están equilibradas, F= Fv-Fr. Esa fuerza desequilibrada produce una aceleración de la tabla (a= F/m) que será mayor a menor peso de tabla y navegante.
Por consiguiente la tabla se ve sometida a una aceleración que aumenta su velocidad.
Pero cuando haya aumentado un poco su velocidad, la fuerza resistente por rozamiento también aumenta, por lo que (ya que si el viento se mantiene la fuerza sobre la vela también se mantiene) la fuerza desequilibrada disminuye y la aceleración también, por lo que la velocidad de la tabla un poco después también aumenta, pero menos.

Al ir aumentando la tabla de velocidad, la aceleración disminuye, por lo que llega un momento en que la aceleración se hace nula y la velocidad en consecuencia se mantiene constante: hemos alcanzado una velocidad estacionaria correspondiente a las nuevas condiciones de viento reinante.

Cuanto menos pese la embarcación mayor será la aceleración y por tanto alcanza la velocidad estacionaria antes (y seguramente esta sería mayor aunque eso estaría por comprobar). Por tanto una tabla ligera es "mas vivaz" ante aumentos de viento aumentando de velocidad más rápidamente (lo que no está tan claro es que la velocidad alcanzada sea mayor. Incluso pienso que en teoría sería la misma salvo porque una tabla más grande tiene seguramente más resistencia hidrodinámica).

Pongamos ahora que el viento disminuye: en ese caso la fuerza sobre la vela disminuye y se hace más pequeña que la resistente actuante en ese momento. Por tanto la fuerza desequilibrada es negativa y la aceleración también. Eso quiere decir que la tabla disminuye de velocidad. Esta deceleración es menor en una tabla pesada, por lo que su velocidad disminuye más lentamente (podemos interpretarlo como que tiene más inercia, de hecho la masa es la constante de inercia).
Al disminuir la velocidad, disminuye también la fuerza resistente, por lo que la deceleración decrece. Se alcanza pues una nueva velocidad de equilibrio más lenta que la de partida.
Una tabla ligera alcanzará esta velocidad antes que una pesada, porque su deceleración es mayor. Por tanto se "parará" antes que una pesada.

Conclusión: una tabla ligera es más vivaz que una pesada, alcanzando el planeo y aumentando de velocidad antes en las rachas, pero también perdiendo el planeo y disminuyendo su velocidad antes que una pesada.

 

[MN]

Hombre, al que le interese mucho mucho mucho el tema, supongo que sera capaz de encontrar informacion por internet, ya que la pregunta es suficientemente compleja como para explicarla en un parrafo.

Un buen material: http://www.sciwrite.caltech.edu/journal03/A-L2/DavidArmet.pdf

 

[PyC]

Tú te preguntas por qué podemos ir más rápido que el viento y yo te doy la vuelta a la pregunta ¿Y por qué no?

Como dijimos la cosa no se trata de una composición de velocidades, sino de un equilibrio de fuerzas. Por tanto la velocidad de la tabla en sí misma no es una variable principal, sino que se deriva de las fuerzas intervinientes.

He ahí la cuestión!!!!! Al final has terminado diciendo exactamente lo mismo que yo, que el meollo de la cuestión es que lo importante no es la VELOCIDAD sino la FUERZA.
Resulta que estamos diciendo lo mismo.

Viendo que ya somos dos los que opinamos lo mismo, creo que esta teoría está cogiendo fuerza.
Alguien aporta algún otro dato esclarecedor?

Por cierto, la pregunta no me la he hecho yo, sino alguien que empezó el hilo, y cuyo nombre ni recuerdo, y que posiblemente dejó de leerlo tras la tercera respuesta.

ariznaf, contigo da gusto. Se puede hablar de cualquier tema.

 

[vicentjanuary]

Muy interesante el tema planteado. He buscado por internet y aquí he encontrado la mejor respuesta http://www.fondear.org/infonautic/Barco/Velas_Aparejos/Funcionamiento/Funcionamiento_Velas.htm
Resumiendo se podría decir que una vela de windsurf genera con la velocidad el mismo efecto que un ala de avión pero en vertical. De esta manera el viento que escapa por la baluma forma un torbellino que inicia un movimiento circular alrededor de la vela. Esta fuerza, que incide en ambas caras, sumada a la que ejerce el viento de forma directa y restando la fuerza del rozamiento de la tabla con el agua produce la velocidad resultante.
Cuando navegamos de empopada prácticamente no se escapa aire por la baluma y no se genera el efecto circular del viento por lo que no tenemos "ayuda extra" para avanzar. Si entonces le restamos el rozamiento de la tabla nos resulta que la velocidad que llevamos es un poco inferior a la del viento.
Por otro lado me parece que hay un poco de confusión con el término "viento aparente". Si yo circulo hacia el norte a 10 km/h y el viento es Norte a 10 km/h la sensación es de que el viento viene a 20 km/h. Si el viento fuera de Sur el viento aparente (sensación de velocidad) sería 0 km/h. Por lo tanto la velocidad real no es la suma de los vectores de fuerza de viento más el aparente sin al contrario. El viento aparente es la suma del vector velocidad real del mismo más vector velocidad del winsurfista. Como normalmente navegamos de través y por poner un ejemplo si vas a 20 nudos de velocidad rumbo Norte y el viento es 20 nudos Este, el vector resultante (viento aparente) sería de unos 28 nudos nordeste. Esto no significa que la vela recibe esa intensidad de viento, es solo como su nombre indica aparente. Por último y para dejar claro el concepto; un día sin viento de ningún tipo vas en coche a 120 km/h dirección Norte y sacas la cabeza por la ventanilla sentirás 120 km/h de viento aparente de dirección Norte cuando realmente no hay nada de viento.
Un saludo a todos los que nos comemos el coco con estas cosas.

 

[ariznaf]

Sí, eso está claro, si lees (con atención, ya sé que es larga) mi respuesta después de tu comentario ahí te daba la razón.
Lo que manda es un equilibrio de fuerzas.
Lo que pasa es que esas fuerzas dependen de factores complejos.
En realidad es más bien un balance energético: energía cedida por el viento a la tabla en forma de energía cinética y disipada en forma de calor por rozamiento hidrodinámico. Las fuerzas son el "medio" por el que esa energía se transforma o se disipa.

De todas formas la velocidad sí tiene algo que ver, pues si no sopla viento aparente sobre la vela, la fuerza de empuje no se desarrolla. A más viento aparente mayor fuerza (aunque también depende de la dirección en que sopla con respecto a la vela).
Imagino que el máximo aprovechamiento del viento aparente se produce cuando éste entra paralelo al perfil de ataque de la vela, como en una turbina de un generador (despreciando el rozamiento del viento con el perfil de ataque, claro).

El enlace de MN muy bueno, sólo le he echado un vistazo pero tiene muy buena pinta, aunque me pareció que se limita únicamente a comentar las fuerzas actuantes y no va más allá en el estudio de la naturaleza de esas fuerzas o de qué dependen.

Habrá que mirarlo mejor. Gracias MN.

Bueno, a mi también me gusta elucubrar e intentar aplicar los pocos conocimientos que uno pueda tener para tratar de entender cómo funcionan las cosas, aunque sea un poco por alto.

Seguramente ya no nos lee nadie, salvo tal vez MN porque le damos pena.
Él parece controlar más del tema.

 

[ameise]

yo sigo aqui leyendo tambien me encanta el post por cierto. Tengo nociones de fisica, pero de primero de carrera hace ya tiempo... aunque me siga gustando preguntarme estas cosas.
saludo a los comecocos nocturnos, que veo que estais aun conectados

 

[XILENNO]

Bueno, espero sumarme a esto para poder hechar un poco de luz sobre el tema y no complicarlo mas. Por lo que leí hasta ahora el Ingeniero en minas es el mas acertado (felicitaciones arnizaf ) y si bien es cierto que para sacar numeros certeros hay que mezclarse con todo tipo de ecuaciones diferenciales, elementos finitos, etc. se puede presentar un modelo aceptablemente simple que explique el porque se puede ir mas rápido que el viento.
Yo soy ingeniero aeronáutico y windsurfista aficionado (aunque me gustaría lo contrario ) y es cierto que el comportamiento de la vela es muy similar al de un ala pero en vertical (mas aun las velas modernas de race) lo único que voy a hacer es pasar en limpio lo que ya se ha dicho, pero esto sería algo asi:

El movimiento de la tabla se da por la combinaciión de varias fuerzas en 3 ejes, basicamente:

1) Eje longitudinal: resistencia hidrodinámica de la tabla y aleta + resistencia aerodinámica de la vela y el navegante, equilibradas con la componente de la sustentacion producida por la vela hacia adelante
2) Eje transversal: componente de la sustentación producida por la vela hacia un lado, equilibrada con la reacción lateral de la aleta
3) Eje vertical: peso del navegante, equilibrado con la flotabilidad de la tabla (o en el caso del planeo la sustentación producida por la tabla contra el agua) + la componente de sustentación producido por la vela hacia arriba.

En esas condiciones la tabla se encuentra en equilibrio, es decir a su máxima velocidad, sin aceleraciones. para llegar a esa condición se necesíta una Fuerza que desequilibre la condicion de equilibrio a velocidad cero y como dijeron (F=m.a) produzca una aceleración hasta la condición de equilibrio a velocidad máxima. Esa fuerza es la sustentación (o "empuje") producido por la vela por las diferencias de presión que mencionaron antes. La sustentación es la fuerza PERPENDICULAR a la DIRECCION DEL VIENTO QUE LLEGA A LA VELA, como dijeron antes, es la suma vectorial de la velocidad de la tabla y el viento real, esto es, el viento aparente.

(perdon por los dibujos pero es tarde y paint es todo lo que tengo ganas de usar a esta hora)

Por ejemplo en el caso de la figura, seria navegando de traves, el viento aparente, que es el que genera el empuje de la vela es mayor al viento real, por lo tanto la fuerza que producirá sera mayor y la velocidad de la tabla será tambien mayor a la velocidad del viento. Pueden imaginarse la figura para un largo (rumbo mas rápido) y en ceñida (aqui no se puede ir mas rápido que el viento)
haciendo un ejercicio mental con los vectores de velocidades, se puede entender por que tenemos que ir cerrando la vela a medida que tomamos velocidad o ceñimos. esto es porque estan diseñadas para un angulo optimo con respecto al viento, menos angulo, pierde potencia, mas angulo y entra en pérdida, es decir, el flujo de aire de sotavento que seguía el contorno de la vela no es capaz de "doblar" (que mis profesores me perdonen) se desprende el flujo, por lo tanto se desequilibran las presiones que nos daban el empuje y... todos hemos experimentado el resultado... CATAPULTA!

Esto es tan solo una IDEA de todo lo que realmente pasa, ya que hay variables en juego que uno ni se imagina, y esto fue solo un intento de aclarar un poco las cosas, ya que practicamente todo ya había sido dicho antes en este intento por aprender el porque de las cosas que me parece muy muy bueno.
Asi que espero que continuemos con este tipo de inquietudes que no le hacen mal a nadie y solo le pueden hacer bien al deporte.

Una ultima aclaración, la velocidad de planeo es tambien una fuerza de sustentación producida por la velocidad de la tabla con respecto al agua y no tiene nada que ver con la velocidad del viento, es decir, se puede planear a menor velocidad que la del viento (depende mucho del equipo y del viento, no es lo mismo una tabla fórmula que una wave)

Buen viento para todos y a ganarle al viento!!

 

[ariznaf]

Gracias Xilenno... ¡AMEN!
Has dicho en muy pocas palabras lo que a mi me ha costado no sé cuantos post de rollo.
Además te has molestado en poner unos dibujos explicativos (cosa que a mi me dio mucha pereza) por lo que además te tenemos que agradecer el esfuerzo que te tomaste.

Iba a contestar al post de Vicent que creo que tiene algunas imprecisiones, pero después de tú post creo que ya no merece la pena, porque lo has dejado muy clarito y yo sólo podría "enzafarrarlo" un poco (démosle una patada al dicionario e inventemos palabras, así animamos un poco el post de "horrores" del "offtopic" ).

Por cierto Vicent, gracias por el enlace que pusiste que es muy bueno y aborda temas muy interesantes.
No te saludo, ya que a los interesados en comernos el coco con estas cosas nos has excluido de tu saludo

Únicamente me gustaría que aclararas algo (con un esquemita si no es mucha molestia) que yo no he sabido quizá aclarar bien, y que incluso me suscita dudas: por qué el rumbo al largo es más rápido que el través, si la componente del viento real sopla "desde atrás" y por tanto la magnitud de la velocidad del viento aparente es menor que la del real.

Sólo una precisión a lo que comentas: el ángulo de ataque del viento aparente sobre la vela. Si despreciamos el rozamiento con la vela, la orientación ideal de la vela sería aquélla que hace que el viento aparente sea tangente al perfil de ataque de la vela (tangente en el grátil de la vela a la bolsa que forma), como en los álabes de una turbina. Como hay rozamiento el ángulo ha de ser un poco mayor. El navegane más eficiente es el que consigue mantener esto en todo momento e ir adaptando la posición de la vela a la dirección del viento aparente (que gira hacia proa a medida que cogemos velocidad, tal y como dices).

¡¡Qué pena que toda esta teoría no la sepa aplicar en el agua!! Voy a ver si hago unas integrales y derivadas y así mejoro mi trasluchada

Para completar tus esquemas sobre la velocidad y dejarlo todo muy clarito, ¿podrías poner los esquemas para los siguientes rumbos?:
1.- Ceñida y rumbo cerrado: viento real soplando desde proa.
2.- Través: viento real perpendicular al eje de la tabla (el que has puesto).
3.- Largo: viento real soplando desde popa en ángulo de menos de 45º.
4.- Empopada: viento real soplando desde popa en ángulo pequeño. Este dejará claro por qué en empopada nunca podremos ir a mayor velocidad que el viento (sólo acercarnos a ella mejorando la eficiencia hidrodinámica de la embarcación).

Hecho esto, creo que tu post merecería ponerse como post fijo en el foro de Técnica.

 

[MN]

Leyendo por aqui y por alla, la clave creo que esta en la aleta. Es la aleta la que nos permite ejercer una fuerza opuesta a la del viento, perpendicular a la direccion de la tabla. Esos 300cm2, apenas 0.03m2, se oponen a los 6m2 de vela. Sin la aleta, derivariamos con el viento, no seria posible navegar a traves o en ceñida, no podria aprovecharse la componente "hacia delante" que genera la vela cuando vamos en ceñida (contra el viento). Por eso se da tanto enfasis a la aletas en formula y velocidad, es como los neumaticos del coche, lo que nos agarra al mar en una trayectoria.

 

[PyC]

Vaya pasada de post el de Xilenno. Gracias!

Pero como me gusta seguir indagando, mientras haya algo que no me termine de convencer del todo, voy a seguir insistiendo, jeje.
El único resquicio que veo a tu explicación es cuando hablas de las catapultas. Personalmente, no creo que la formación de un flujo turbulento en la vela sea la responsable de las catapultas, sino algo mucho más sencillo: una catapulta se da por la combinación de una racha de viento demasiado fuerte para un navegante demasiado inexperto.

No sé... hace muchos años que dejé de sufrir las catapultas, pero por lo que recuerdo ocurrían simplemente cuando llegaba una racha de viento ante la cual yo no reaccionaba a tiempo, y entonces no era capaz de compensar las fuerzas y... se rompía el equilibrio.

Una catapulta se da cuando el empuje de la vela no arrastra el conjunto tabla+navegante, sino sólo a este último. Es un problema de unión entre el navegante y su tabla, lo cual visto desde el punto de vista de tu esquema de fuerzas podríamos decir que tiene relación con la componente vertical.

Ahora, por formular otra teoría (muy atrevida, por cierto), voy a decir que sospecho que la imagen que has puesto para explicar las catapultas yo creo que tiene más bien relación con el SPEED LOOP. Creo que esa imagen explicaría cómo es posible esa maniobra mágica, en la cual puedes rotar 360º en el aire sin apenas haber despegado unos centímetros.

Más opiniones, por favor!!

 

[PyC]

Leyendo por aqui y por alla, la clave creo que esta en la aleta. Es la aleta la que nos permite ejercer una fuerza opuesta a la del viento, perpendicular a la direccion de la tabla. Esos 300cm2, apenas 0.03m2, se oponen a los 6m2 de vela. Sin la aleta, derivariamos con el viento, no seria posible navegar a traves o en ceñida, no podria aprovecharse la componente "hacia delante" que genera la vela cuando vamos en ceñida (contra el viento). Por eso se da tanto enfasis a la aletas en formula y velocidad, es como los neumaticos del coche, lo que nos agarra al mar en una trayectoria.

Está claro que la aleta tiene su papel absolutamente fundamental, pero tampoco diría yo que sea la clave de todo... Me da la sensación de que hay algunas personas que sobreestiman demasiado la importancia de la aleta (mientras que otros la ignoran por completo). Creo que hay que poner cada cosa en su sitio, y no despreciar ni sobrevalorar cada uno de los elementos que contribuyen al equilibrio necesario para que todo esto funcione.

Matizando lo que dices, la aleta no sirve para ejercer una fuerza opuesta a la del viento sino, como bien ha explicado Xilenno, para eliminar una de las componentes del vector de fuerza del viento, y corregir así la dirección del empuje de la vela.

Hablando sobre las aletas, quería comentaros una cosa, a ver qué opináis.
A veces, cuando enseño a alguien sus primeros "pasos" en este deporte, me suelen preguntar para qué sirve la aleta, y normalmente les respondo de una manera que quiero saber hasta qué punto vosotros consideraríais correcta (sobre todo Xilenno, que es ingenierio aeronáutico).

Lo que les digo es que una tabla de windsurf funciona exactamente igual que un avión. La vela sería una de las alas, e igual que un ala empuja al avión hacia arriba, a nosotros nos empuje hacia delante. Por eso la vela está en posición vertical, y el ala en posición horizontal.
Ahora bien, igual que un avión tiene 2 alas, pues si no sería imposible que mantuviera el equilibrio (el empuje hacia arriba del ala haría que el avión girase sobre su propio eje, en lugar de levantarlo), en realidad una tabla de windsurf también tiene dos alas: un ala es la vela, y la otra es la aleta.

Por qué entonces la aleta es mucho más pequeña que la vela? Pues por un motivo muy sencillo: porque se mueve en un medio diferente. Al ser el agua un medio más denso, es necesaria una superficie mucho menor en el "ala".
Esta es la explicación de por qué la aleta debe ir siempre en consonancia con la vela (no puedes llevar una vela de 12 metros con una aleta de 22cm).

Qué opináis de esta explicación? Me la he sacado de la manga... :mrgreen:

 

[ariznaf]

Pues yo creo que la racha de viento en sí no produce la catapulta.
Es la incorrecta orientación de la vela ante la racha de viento.
Ahora como dices cuando hay una racha no te catapulta, porque al ser más experto orientas mejor la vela respecto al viento y reaccionas más rápido.

Creo que la catapulta la produce un aumento brusco de la componente transversal (al eje de la tabla). Si estás navegando con el viento de través y aumenta bruscamente, aumenta mucho la componente transversal y tu vela iba orientada para un viento que le soplaba más de proa (el viento aparente).

Pero eso no justificaría demasiado bien las catapultas en rumbos de ceñida, que es precisamente donde más se producen.

La explicación de Xilenno va en ese sentido creo yo (aunque yo tampoco la he visto muy clara): según lo que dice el aumento del viento y la incorrecta orientación de nuestra vela para ese viento produce turbulencias en la parte a sotavento de la vela, que disminuyen bruscamente la presión de ese lado aumentando bruscamente la fuerza actuante sobre la vela en dirección perpendicular a la vela, y desplazando el centro vélico, y como nuestra vela la llevamos en esos rumbos más o menos paralela a la tabla, aumenta la componente transversal de la fuerza de empuje, y produce un momento que nos hace salir disparados hacia adelante.
MN, tienes mucha razón en que la aleta es el componente principal que genera la reacción lateral suficiente para contrarrestar la componente transversal de la fuerza de empuje y que evita que derivemos de lado.
También el canto de la tabla al clavarse en el agua ayuda y opone una fuerza transversal, luego es la suma de los dos: aleta+canto (aunque a velocidades altas de planeo la aleta creo que predomina).

En la explicación de Xilenno sobre las fuerzas y el equilibrio alcanzado faltó una cosa.
Para que realmente haya equilibrio falta el equilibrio de momentos. Las fuerzas no actúan en el mismo punto y por tanto hay pares actuántes a los que se tienen que oponer momentos resistentes.
Ellos evitan que la tabla vuelque entorno a su eje, gire entorno a un eje transversal, y permiten ajustar el rumbo ciñendo o arribando (giro entorno a un eje vertical).

 

[ariznaf]

@PyC:
yo creo que tu explicación sobre la aleta es bastante correcta, aunque sea simplificar las cosas un poco, pero de eso se trata de recoger lo esencial y que se entienda. ¡¡Enhorabuena!! creo que es una justificación bastante clara y que puede entender cualquiera que empieza.

Efectivamente la aleta es uno de los componentes de la tabla (junto con el canto) que contrarrestan las fuerzas transversales (y los momentos de giro) que provoca la vela y por tanto la equilibra.
Creo que la analogía es buena, igual que un avión no puede volar con un ala porque todo el mundo entendería que se desequilibraría, la tabla no pude navegar sólo con la vela.

La justificación de por qué es más pequeña, perfectamente correcta, el agua es más denso y viscoso y ejerce una presión mayor, por tanto la superficie ha de se más pequeña (también está el que el canto se encarga de contrarrestar parte de la fuerza transversal).

 

[PyC]

Ya me va convenciendo más el tema de las catapultas, aunque todavía falta por ver lo que dices de la ceñida...

 

[XILENNO]

Parece que se va poniendo interesante, ahora estoy en el trabajo asi que les debo los dibujos con los otros rumbos para la noche, en cuanto a la catapulta no confundan flujo turbulento con flujo desprendido, el primero es un flujo de alta energia que opuesto al flujo laminar es capaz de soportar gradientes de presion mas adversos (es decir que copia mejor las curvas de un perfil que incluso es deseable en algunas situaciones, esta noche subo unas fotos con ejemplos), en cambio el flujo desprendido es un flujo caótico de circulación casi aleatoria, entonces no se produce una gran disminución de presión en el lado de sotavento sino que mas bien se igualan las presiones, siendo cerca del borde de ataque el único lugar donde hay menor presión del lado de sotavento, por lo que tenemos un empuje casi neto hacia el lado del mastil (catapulta) sumado con un momento.
En cuanto a la ráfaga de viento, nuevamente esta en lo cierto ariznaf,

Creo que la catapulta la produce un aumento brusco de la componente transversal (al eje de la tabla). Si estás navegando con el viento de través y aumenta bruscamente, aumenta mucho la componente transversal ...

esto hace que el ángulo que hasta hace un momento era el adecuado, ahora este excedido y ... .
Las catapultas en ceñida se explican con que en este rumbo, el ángulo de ataque de la vela es mas cerrado con respecto a la componente de viento REAL y la componente de la velocidad de la tabla es menor (rumbo mas lento), por lo que una racha aumenta la primer componente que tiene mas influencia en el ángulo.

En la explicación de Xilenno sobre las fuerzas y el equilibrio alcanzado faltó una cosa.
Para que realmente haya equilibrio falta el equilibrio de momentos. Las fuerzas no actúan en el mismo punto y por tanto hay pares actuántes a los que se tienen que oponer momentos resistentes.

asi es, el equilibrio de momentos tambien es importante, no lo incluí para simplificar pero ahi es donde entra el ancho de la tabla, largo de la aleta, etc y explica el porque las FW pueden llevar 12m cuando el resto anda con 7.5.

Hablando sobre las aletas, quería comentaros una cosa, a ver qué opináis.
A veces, cuando enseño a alguien sus primeros "pasos" en este deporte, me suelen preguntar para qué sirve la aleta, y normalmente les respondo de una manera que quiero saber hasta qué punto vosotros consideraríais correcta (sobre todo Xilenno, que es ingenierio aeronáutico).

Lo que les digo es que una tabla de windsurf funciona exactamente igual que un avión. La vela sería una de las alas, e igual que un ala empuja al avión hacia arriba, a nosotros nos empuje hacia delante. Por eso la vela está en posición vertical, y el ala en posición horizontal.
Ahora bien, igual que un avión tiene 2 alas, pues si no sería imposible que mantuviera el equilibrio (el empuje hacia arriba del ala haría que el avión girase sobre su propio eje, en lugar de levantarlo), en realidad una tabla de windsurf también tiene dos alas: un ala es la vela, y la otra es la aleta.

Por qué entonces la aleta es mucho más pequeña que la vela? Pues por un motivo muy sencillo: porque se mueve en un medio diferente. Al ser el agua un medio más denso, es necesaria una superficie mucho menor en el "ala".
Esta es la explicación de por qué la aleta debe ir siempre en consonancia con la vela (no puedes llevar una vela de 12 metros con una aleta de 22cm).

exactamente PyC, la sustentacion producida tanto por la vela como por la aleta tienen una formula que dice: Sustentación=0.5*(densidad del medio)*(Velocidad al cuadrado)*Superficie*(Coeficiente que depende de la forma del perfil)
por lo que tu explicacion es totalmente válida.

 

[ariznaf]

¡¡Nuevamente gracias, Xilenno!!

Yo intento explicar algo por intuición y a base de elucubraciones propias. Tú ... sencillamente ¡lo bordas! explicaciones claras y bien documentadas.
Ahí canta tu formación como ingeniero aeronáutico.

Ahora sí que me ha quedado claro lo que querías decir con lo del flujo desprendido y las catapultas y que yo había confundido con flujo turbulento.

Si me lo permites, cuando el hilo se haya "agotado" haré un compendio de todo lo puesto aquí y lo pondré en mi blog de windsurf (por supuesto con el reconocimiento a los autores originales y el enlace a este hilo).
Bueno más que un blog es un sitio donde voy apuntando todo lo interesante que encuentro sobre esto del windsurf, no es un blog bien mantenido con artículos regulares.

Creo que puede quedar un artículo bastante ilustrativo.

 

[vicentjanuary]

Para Ariznaf: con mi saludo incluyo a todos los que postean en este hilo y que pienso que al exponer sus ideas nos hacen pensar un poco más.
Por otro lado pienso que al haber tanto ingeniero por aquí el tema se ha desvirtuado un poco al añadirse tantos términos físicos para mi desconocidos.
Pero algo que si me ha quedado claro despues de visitar durante un buen rato a San Google es que la mayoría que habéis escrito estaís confudidos con el término "viento aparente".
Puse el ejemplo anteriormente en el caso de que viajemos en un coche a 120 km/h sin que haya nada de viento. En ese caso y en todos el viento aparente nunca empuja ni te hace avanzar. Solo produce una fuerza de rozamiento que impide ir más deprisa. De esa manera cuando navegas en ceñida la fuerza del viento aparente es mucho mayor que cuando vas al largo pero la resultante (velocidad del windsurfista) es menor.
Un saludo a todos, sin excluir a nadie y gracias por todas las ideas expuestas.