Pilotos de viento vs pilotos eléctricos: todo lo que necesita saber

El piloto automático de un barco es su componente electrónico más caro. Por eso es importante conocerlo bien y saber utilizarlo para sacarle el máximo partido. Sin embargo, los pilotos automáticos no siempre han sido eléctricos, su evolución ha requerido años de refinamiento. En los albores de la navegación oceánica no había nada más que pilotos de viento. Al ser mecánicos y no dependientes de la electricidad, han sido el corazón de la navegación en alta mar durante décadas.

Windvane - Monitor Windvane - diagrama
Windvane – Monitor Windvane – diagrama

Sin embargo, el piloto de viento tiene limitaciones que no lo hacen ideal en todas las circunstancias. Por tanto, el mundo de las regatas ha impulsado el desarrollo de los pilotos automáticos eléctricos. Al principio eran muy simples, pero los pilotos automáticos modernos son realmente muy sofisticados. En los barcos de regata modernos, ya no se ven a los pilotos de viento, sin embargo, todavía tienen un gran mercado en el mundo de los cruceros. En este artículo tratamos de comprender sus pros, contras y evoluciones a lo largo de las décadas.

Piloto de viento - Pen Duick II
Piloto de viento – Pen Duick II

Piloto de viento mecánico y piloto automático eléctrico

Antes de que la electrónica invadiera nuestros barcos, solo existían los pilotos automáticos mecánicos. Un piloto automático mecánico se llama piloto de viento. En inglés se les llama windvanes o windpilots. Su historia es muy fascinante, antes de que se produjera una versión comercial, todos fueron construidos por los skippers mismos. En la primera edición del OSTAR en 1960, todos los competidores tenían uno de su propia ingeniería.

OSTAR - Los fundadores
OSTAR – Los fundadores

El piloto de viento

Cuando Francis Chichester completó su primera circunnavegación a vela en 1967, se convirtió en un héroe. Navegando con un sextante y una piloto de viento en la popa del Gipsy Moth IV se convirtió en una leyenda. Al año siguiente comenzó la Golden Globe Race , la primera regata sin escalas alrededor del mundo. Robin Knox-Johnston se convirtió en el primer hombre en completar una circunnavegación a vela sin escalas. Bernard Moitessier también estuvo al departe y sus fotos con el sextante en la mano hicieron historia. Su barco también estaba equipado con un sistema de construcción propia.

Piloto de viento - Francis Chichester - Gipsy Moth IV
Piloto de viento – Francis Chichester – Gipsy Moth IV

El principio de funcionamiento del piloto de viento

El funcionamiento de un piloto de viento es más complejo de lo que cree. Estos sistemas también han evolucionado con el tiempo probando diversas soluciones. Existen efectivamente dos métodos, uno que utiliza una pala de péndulo servo (por ejemplo, Monitor) y otro que impulsa un timón de barco secundario (por ejemplo, Hydrovane). La vela, o la pala, del piloto de viento ciertamente no puede tener la fuerza para gobernar un barco grande de muchas toneladas y, en tales casos, los pilotos que usan un timón secundario necesitan una instalación de piloto doble. En un sistema de servo-péndulo, las pequeñas oscilaciones de la pala se transforman en una fuerza suficiente para dirigir la embarcación, pero funcionan mejor con caña en lugar de ruedas y su instalación no siempre es posible.

Piloto de viento Aries - Transmisión de rotación
Piloto de viento Aries – Transmisión de rotación

Para hacer esto, el airblade se conecta a una pala sumergida en el agua que parece un timón. Sin embargo, hay que aclarar de inmediato que esta pala no actúa como timón en pilotos de viento con servo péndulo, solo lo es en piloto de viento como el Hydrovane. En los sistemas de servo-péndulo, la hoja está montada en un tubo vertical con un punto de apoyo y puede oscilar de izquierda a derecha. En un Hydrovane o un sistema de timón auxiliar, el timón dirige el barco y no oscila. En los sistemas de servo-péndulo lo que hace oscilar la pala es la veleta, haciendo que gire ligeramente, pero esto no altera el rumbo de la embarcación, ya que el péndulo se conecta entonces al timón de la embarcación. En el timón auxiliar la misma rotación hace girar el timón auxiliar para gobernar el barco directamente siendo independiente del timón del barco. La veleta se ajusta a un cierto ángulo con el viento y permanece vertical en ausencia de otras fuerzas. Cuando el viento, en lugar de fluir a lo largo del eje de la hoja, la golpea de lado, la derriba de un lado. La veleta en el aire tiene un contrapeso, por lo que incluso un poco de aire es suficiente para que esto suceda.

Piloto de viento - Esquema de construcción
Piloto de viento – Esquema de construcción

La oscilación de la veleta provoca una rotación del eje de la timón sumergido. Esto es para generar una fuerza que se utilizará para mover el timón de la embarcación en los sistemas de servo péndulo o para dirigir la embarcación directamente en los sistemas de timón auxiliares. En los sistemas de servo-péndulo, la rotación hace que la vejiga se mueva hacia la izquierda o hacia la derecha debido al flujo de agua que la golpea. En los sistemas de timón auxiliares, la pala actúa como timón y dirige directamente la embarcación. El agua es mucho más densa que el aire y tiene una fuerza mucho más alta, este principio que ha llevado al desarrollo de sistemas de servo-péndulo, que transforman una fuerza pequeña en una fuerza grande por la diferencia de densidad de aire vs agua. En los sistemas de timón auxiliares, una pala de timón muy bien equilibrada hace posible dirigir incluso un servo-timón grande con poca fuerza, todo se reduce al uso de una pala de timón neutral debidamente equilibrada. En un sistema de servo-péndulo, las dos líneas atadas al tubo que sujetan el timón del servo se llevan de regreso a la caña. En sistemas de timones auxiliares como Hydrovane no hay más líneas ni complicaciones. En un sistema de servo-péndulo, las dos líneas de control generalmente están atadas a una cadena que tiene un punto de acoplamiento en la caña del timón. La cadena permite un ajuste fino si desea mantener la caña ligeramente descentrada. En un sistema de timón auxiliar, el timón principal no se usa para gobernar el barco, sino que está bloqueado en su lugar y se puede usar como una lengüeta de compensación para hacer que el barco sea lo más neutral posible con respecto al timón auxiliar de la veleta de modo que necesite poco fuerzas para gobernar el barco.

Los pros de los pilotos de viento

El flujo de agua que golpea la pala sumergida en agua es capaz de generar una fuerza enorme, esto es muy importante en los sistemas de servo-péndulo que tienen que gobernar con el timón original del barco. Menos importante para los sistemas de timón auxiliares, ya que el timón de la embarcación no se utiliza para gobernar la embarcación. Con los sistemas de servo-péndulo, la fuerza del agua se transmite a las líneas conducidas de regreso en el cockpit, capaces de mover la caña. El segundo punto fuerte radica en el hecho de que estos sistemas no tienen componente eléctrico. Mientras no se rompa, nos tenemos que preocupar solo por accidentes como chocar con objetos semisumergidos o romper la veleta.

Piloto de viento - tubo de sacrificio
Piloto de viento – tubo de sacrificio

El timo en el agua generalmente está conectada a la tubería principal con una sección de tubería intencionalmente más débil. En caso de colisión con un objeto, la hoja doblará la sección del tubo de sacrificio. La hoja en sí, atada al bote, no se perderá y será posible reemplazar el tubo de sacrificio. En cuanto a la veleta, este también puede dañarse con vientos muy fuertes. Al ser muy ligero solo trae repuestos y el problema está solucionado.

Viento aparente navegación en ceñida con piloto de viento

La enorme fuerza del piloto de viento es poder gobernar incluso barcos de importante tonelaje. Las fuerzas involucradas no son indiferentes y es necesario comprar un sistema adecuado para su embarcación. Sin embargo, es realmente impresionante observar la capacidad de uno de estos pilotos de viento para dirigir un barco incluso en una tormenta.

Piloto de viento - Viento aparente
Piloto de viento – Viento aparente

Por definición, la veleta en el aire responde solo cuando el aire la golpea. Por lo tanto, el piloto de viento puede conducir un barco solo en relación con el viento aparente. Para los veleros de desplazamiento tradicionales esto no presenta mayores problemas a ninguna velocidad. Sin embargo, es importante que el barco esté bien equilibrado y puede decir que su piloto de viento le enseñará cómo equilibrar y manejar mejor su barco. Sin embargo, el punto fuerte del piloto de viento permanece al en ceñida, donde realmente da lo mejor de sí. Con un aparente fuerte que controla la pala con precisión, el barco responde y navega muy bien.

Debilidades de los pilotos de viento

Las grandes fuerzas involucradas pueden hacer que el piloto de viento se rompa. Los daños a la veleta en el aire o al timón en el agua se remedian fácilmente. Cualquier daño a las partes mecánicas es difícil de solucionar. La estructura en sí es susceptible de sufrir daños en condiciones particularmente duras. Algunos modelos tienen un cuerpo de aluminio y si este se rompe ni siquiera será posible soldarlo más tarde. Para los de acero, aunque es posible que no pueda repararlos en el mar, siempre es posible repararlos más tarde.

Piloto de viento con servo péndulo - líneas de control conducidas a el cockpit
Piloto de viento con servo péndulo – líneas de control conducidas a el cockpit

 

El otro problema es la posible ausencia o ligereza del viento. En una calma plana, la veleta no puede funcionar, por definición, y puede luchar en aires ligeros variables. En aires ligeros nos vemos obligados a conducir, hasta que haya suficiente aire para volver a acoplar el piloto de viento.

Trucos de pilotos de viento: conecte un pequeño piloto automático eléctrico para crear un sistema que pueda dirigir la embarcación en modo brújula
Trucos de pilotos de viento: conecte un pequeño piloto automático eléctrico para crear un sistema que pueda dirigir la embarcación en modo brújula

Navegando a favor del viento con los pilotos de viento

La capacidad de gobernar con precisión de los pilotos de viento se ve algo disminuida cuando se navega a favor del viento, cuando el viento aparente es menor. También porque el barco está sujeto a aceleraciones, especialmente debido a la subida y bajada de las olas. Mientras esto sucede, el viento aparente cambia. Cuando aceleramos, el aparente avanza, cuando disminuimos la velocidad, va hacia atrás. En otras palabras, el viento aparente oscila hacia adelante y hacia atrás cuando se navega a favor del viento con respecto a su ángulo promedio.

Pilotos de viento - Navegando a favor del viento
Pilotos de viento – Navegando a favor del viento

Esta oscilación hace que el barco siga un rumbo en forma de «S» que es tanto más marcado cuanto más importantes son las aceleraciones. Por esta razón, los pilotos de veleta siguen siendo una solución válida en embarcaciones de desplazamiento, pero no se pueden utilizar en embarcaciones modernas de regata planeantes. Estos tienen aceleraciones que son demasiado repentinas, lo que dificulta que el piloto de viento trabaje con precisión. La ligereza del barco también implica una falta de inercia, y la velocidad sufre inevitablemente continuas e importantes variaciones.

OSTAR - Pen Duick VI
OSTAR – Pen Duick VI

Cuando sumamos estas variaciones en la velocidad del barco a las del viento, todo se vuelve más complicado. Con el aparente balanceo continuo en relación con el barco, el piloto viento no puede gobernar con precisión. Especialmente en un barco de regata planeante navegando a favor del viento. La única forma de arreglárselas con un piloto de viento en un casco planeante es reduciendo mucho la vela mayor y manteniendo la velas hacia adelante y aceptando el rumbo ligeramente borracho navegado por el piloto de viento. Por otro lado, en un casco non planeante, un piloto de viento también puede gobernar en grandes mares.

Fabricantes líderes de pilotos de viento

  • Aries (uno de los más populares, pero el cuerpo de aluminio y las partes de acero a veces dan problemas)
  • Hydrovane (en producción desde 1968 – Global Solo Challenge Event Partner)
  • Monitor
  • Windpilot (el piloto de viento se llama Pacific, y en su versión Pacific Light también es apto para embarcaciones pequeñas)
Hydrovane Windvane en acción a favor del viento
Hydrovane Windvane en acción a favor del viento

 

Pilotos automáticos eléctricos

Los pilotos automáticos eléctricos han experimentado una evolución lenta a lo largo del tiempo. Los modernos son objetos electrónicos muy complejos que nada tienen que ver con el pasado. Los primeros pilotos automáticos eléctricos introdujeron la posibilidad de dirigir el rumbo de la brújula. Los primeros pilotos automáticos, lejos de ser unidades de control, parecían un poco estúpidas mulas. Simplemente corrigieron el rumbo hacia la izquierda o hacia la derecha cuando el rumbo de la brújula se desvió del rumbo establecido.

Sin embargo, al principio, incluso en su simplicidad, proporcionaron un sistema secundario para dirigir el barco. Sobre todo, resolvieron el antiguo problema de conducir en un mar sin mucho viento. Los pilotos automáticos eléctricos no tienen problemas para mantener la embarcación en un rumbo determinado. Esto puede hacernos recortar las velas en vientos irregulares y cambiantes.

El anemómetro

A bordo de los barcos aparecieron los primeros anemómetros (sensores de viento), que detectan la intensidad y dirección del viento aparente. Era solo cuestión de tiempo antes de que el sensor de viento (el anemómetro) se interconectara con los pilotos automáticos. De esta forma, el piloto automático podría gobernar en función del rumbo de la brújula o también en función del viento aparente. Esta fue una pequeña revolución porque ahora un piloto automático eléctrico hacía todo lo que hacía el piloto de viento. Además, sabía cómo dirigir el barco en línea recta con aires ligeros.

El Atlántico Sur sin sensor de viento

Durante mi participación en la Global Ocean Race 2011/2012 en la mitad de la primera etapa, nos encontramos sin un sensor de viento en funcionamiento. Teníamos dos sensores de viento en testa del mástil, pero el primero fue dañado por una ráfaga. Cuando todavía estábamos a 3.000 millas de Ciudad del Cabo, el segundo sensor de viento se desprendió del tope del mástil. Una inspección reveló que el soporte de acero había fallado. Con el tiempo descubrimos que era un problema muy común pero el proveedor se negó a aceptar ninguna responsabilidad. Un ejemplo perfecto de mala postventa.

Pilotos automáticos - Sensor de viento perdido en el Atlántico sur
Pilotos automáticos – Sensor de viento perdido en el Atlántico sur

 

El sensor de viento yacía a miles de metros bajo el agua en el fondo del Atlántico Sur. El distribuidor me pidió que enviara la pieza defectuosa para completar el formulario de restitución. La persona sabía dónde estaba y que no tenía nada a lo que regresar, pero el mundo está lleno de gente inteligente. No estoy seguro de que sea así como se asegura de tener una buena reputación como proveedor.

Esto nos dejó con un gran problema, 3000 millas y solo el modo de brújula del piloto automático eléctrico. Durante el día, mi co-patrón conducía con una dedicación increíble. Desde el amanecer hasta el anochecer sin quejarse logró permanecer concentrado y absorto en su eterno conducir. Para él era una segunda naturaleza, un trabajo que abordó con la sistematización de un camionero que recorre millas tras millas en cualquier momento y en cualquier lugar.

Global Ocean Race - Paul Peggs al timón en los 40 rugientes
Global Ocean Race – Paul Peggs al timón en los 40 rugientes

 

El problema de la noche

Desafortunadamente, Paul no pudo conducir con la misma eficiencia durante la noche. La falta de luz por la noche no le hizo ver bien las olas del Atlántico. Yo también lo intenté, pero con mares agitados y con el spinnaker terminamos arrasando muchas veces. Además, la noche era larga y fría en los 40 rugientes y me vi obligado a idear una salida a esa difícil situación. Sentado en la mesa de cartas con el control remoto en la mano, podía sentir el movimiento del barco con mi cuerpo.

Pilotos automáticos eléctricos: el control remoto de un NKE
Pilotos automáticos eléctricos: el control remoto de un NKE

 

Cada vez que el barco «levantaba la popa» yo bajaba el rumbo de 10 grados. Cuando ella se sentaba, yo cambié el rumbo al barlovento de 10 grados, me quedaba así toda la noche, con el control remoto en la mano. La situación era tan absurda que acuñamos el término «Tamagotchi Sailing«. Con ese control remoto en la mano, ovalado con forma de Tamagotchi, parecía obsesionado con ese viejo juego japonés. En realidad lo que hice fue usar el modo brújula pero adaptarme a las leves fluctuaciones del viento real.

Pilotos automáticos eléctricos: la introducción del modo viento real

Con la evolución de los pilotos automáticos, además de los sensores de viento, también se interconectó el sensor de velocidad de la embarcación. Los instrumento en el cockpit llevan tiempo mostrando información sobre el viento real. Con embarcaciones de regata cada vez más ligeras y planeantes, la capacidad de gobernar en modo de viento real se convirtió en un requisito. Un barco de desplazamiento tiene su propia inercia y velocidad máxima de casco. Por este motivo, sus aceleraciones no son ni muy bruscas ni alejadas de la velocidad media.

Piloto de viento - Golden Globe Race - Robin Knox Johnston
Piloto de viento – Golden Globe Race – Robin Knox Johnston

 

En un barco de regata, la velocidad de navegación puede ser el doble de la velocidad media y las desaceleraciones también son repentinas. Un barco de regata está mucho más nervioso a este respecto, debido a su peso ligero. Los pilotos automáticos que introdujeron la posibilidad de navegar con el ángulo del viento real resolvieron muchos problemas. Los barcos de regata podían navegar por primera vez de forma segura y a gran velocidad incluso a favor del viento. Esto se debe a que, al hacer un cálculo vectorial, el cerebro del piloto automático conocía los ángulos de viento real y aparente.

Pilotos automáticos eléctricos - Cascos planeantes Pilotos automáticos eléctricos: cascos de planeo

Los sistemas evolucionaron continuamente y los pilotos automáticos se convirtieron en verdaderas unidades de control electrónico. Con una inteligencia cada vez más sofisticada, se agregaron acelerómetros para proporcionar información adicional al piloto automático. Un piloto automático moderno, si está bien configurado, se las arregla para gobernar perfectamente en todas las condiciones. Cualquiera que piense que no es el caso a menudo simplemente no sabe cómo equilibrar bien el barco. Es decir, incluso para los pilotos automáticos eléctricos, la embarcación debe estar bien equilibrada.

Pilotos automáticos eléctricos: los principales fabricantes

  • NKE Marine Electronics (francés, el primero en difundirse en el mundo de las regatas)
  • B&G (estadounidense, le está quitando progresivamente participación de mercado a NKE, que ya no predomina como antes)
  • Raymarine (diseñado para el mercado de cruceros, ha alcanzado un nivel decente para su uso entre skippers no profesionales)
  • Garmin (su piloto automático es relativamente desconocido en el mundo de las regatas)
  • Navman (este piloto automático tampoco es muy popular entre los skippers profesionales)
Pilotos automáticos - Raymarine Evolution
Pilotos automáticos – Raymarine Evolution

Instalación de un piloto automático eléctrico

La instalación de un piloto automático, dada la interconexión con los sensores, también afecta a los instrumentos. Por esta razón, una vez que se haya tomado la decisión sobre la marca, no será posible cambiar de opinión fácilmente sin reinstalar todo. No son compatibles entre sí (salvo en casos excepcionales), no podemos tomar datos de un sistema y pasarlos a otro piloto automático.

Pilotos automáticos: computadora NKE con sensores (excluyendo viento)
Pilotos automáticos: computadora NKE con sensores (sin incluir viento)
Pilotos automáticos: actuador hidráulico de Lecomble & Schmidt
Pilotos automáticos: actuador hidráulico de Lecomble & Schmidt

Estos actuadores eléctricos son verdaderamente indestructibles y pueden cubrir decenas de miles de millas sin mantenimiento. Los actuadores para botes pequeños funcionan con corriente reversible de 12v. Por lo tanto, siempre puede instalar un actuador de una marca con otro piloto automático. La combinación de cerebro NKE y actuador Raymarine es con la que hice el mi alrededor del mundo. Tenía la misma configuración a bordo de mi Mini 650 Basecamp 438 , ganador de la Mini Transat en 2005.

 Pilotos automáticos eléctricos - Actuador eléctrico Raymarine Pilotos automáticos eléctricos – Actuador eléctrico Raymarine

Configuración de parámetros de un piloto automático NKE

En un artículo futuro hablaremos sobre la configuración del piloto automático. Aquí una breve descripción de NKE. De hecho, aprendí con el tiempo cómo aprovechar al máximo la configuración, es necesario aprender la configuración de su barco. Aquí hay una tabla de referencia que usé en el Centro de Entrenamiento que solía dirigir. Para muchas personas, la siguiente tabla será un galimatías que otros leerán con interés.

Mini 650 Pogo3 - Ambrogio Beccaria Mini 650 Pogo3 – Ambrogio Beccaria

Diagrama de configuración de parámetros piloto NKE en un Mini Serie 650
Ángulos del vientoModo pilotoGainCoeficiente VelocidadAmortiguación del viento
A motorBrújula25n.a.
Viento muy ligeroBrújula252
Ceñida mar planaViento aparente24 -63
Ceñida mar agitadoViento aparente3-45-73
Navegacion en ceñidaViento real36-81
Navegación en largo con ondasViento real4-56-101
A favor del viento en un mar planoViento real‘45-81
A favor del viento con olasViento real5-67-141
Nota
El contra timón debe estar siempre en Auto. El coeficiente de velocidad debe ser proporcional a la velocidad del barco con una fórmula igual a aproximadamente Coeficiente de velocidad = velocidad media del barco en nudos. Luego agregue +2/3 con olas significativas.
Navegando a 6 nudos, el coeficiente de velocidad se fijará en 6 con mar plana y en 8/9 con olas, a 10 nudos a aproximadamente 10 con mar relativamente plana y a 12/13 con olas, etc.

Configuración de parámetros en otros barcos

En los prototipos Mini 650, los coeficientes de velocidad deben ser ligeramente superiores. Por ejemplo, puede comenzar con un factor de velocidad del barco multiplicado por 1,2. Así que a seis nudos con mar plana lo tendremos a 7/8. Esto es para tener en cuenta la mayor reactividad del proto más ligero.

En un Class40 multiplicamos la velocidad del barco por 1,5. A 10 nudos, el coeficiente de velocidad en mares relativamente tranquilos era de 15. La experiencia y el conocimiento de tu embarcación te llevarán a adaptar la tabla a tus necesidades.

Vendée Globe - GiancarloPedote - Grupo Prysmian Vendée Globe – GiancarloPedote – Prysmian Group