Veleros con foils: su evolución según Sirena, Soldini y Pedote

En este artículo intentamos consultar las voces autorizadas de la navegación para explicar la evolución de los veleros con foils. Max Sirena de Luna Rossa, Giovanni Soldini de Maserati y Giancarlo Pedote de Prysmian Ocean Racing – clase IMOCA.

Nota: Este artículo es una traducción, nos disculpamos de antemano por cualquier error.

Sin embargo, también queríamos explicar antes de pasar a las entrevistas reales por qué existen actualmente tres “corrientes de pensamiento” en el mundo de los foils para veleros. Primero, los monocascos puramente voladores como los de la America’s Cup, luego los multicascos voladores, voladores pero capaces de enfrentarse a los océanos como Maserati, y luego los monocascos parcialmente voladores como el los IMOCAs y los Mini 650s.

Como puedes imaginar, los tres tipos están vinculados a las distintas reglas, que a su vez reflejan diferentes objetivos y formas de afrontar el mar y la navegación.

En aras de la exhaustividad, debemos señalar que existe un mundo próspero de otros tipos de foilers. Por ejemplo, catamaranes costero, legado y evolución de la anterior America’s Cup. También están surgiendo muchos botes además del primer bote volador, el Moth. Los foils también han entrado en el mundo del windsurf y el kytes.

El uso cada vez más extendido de foils para todo tipo de embarcaciones presagia uno de los momentos históricos más drástica y rápidamente innovadores, comparable a la introducción en el siglo XIX de las formas modernas de foque y vela mayor: hoy, como entonces, los paradigmas de la navegación parecen estar definitivamente cambiando.

Una introducción a los veleros con foils

Si hablamos de veleros con foils, en primer lugar debemos especificar lo que se quiere decir, ya que cada velero está naturalmente equipado con muchos “foils”. De hecho, en su definición semántica el “foil” es un “perfil” capaz de generar una fuerza cuando atraviesa un fluido. Por ejemplo, las velas tienen un “perfil” muy similar al del ala de un avión y, por lo tanto, son foils. Al ser flexibles, cambian la concavidad en cada amura. Pero son precisamente sus foils de aire las que permiten que un barco vaya contra el viento.

Incluso la aleta de una quilla o un timón, si observamos la sección, tiene su propio perfil, esta vez simétrico, a diferencia de una vela que tiene un perfil asimétrico. El estudio de las fuerzas generadas por velas, quillas, cascos y timones es un tema muy complejo, y la optimización de formas en la ingeniería naval está en constante evolución, como se puede observar al comparar los barcos producidos hoy con los de hace tan solo diez años.

Por ejemplo, la quilla contrastante el desplazamiento lateral y también logra crear una fuerza, llamada “lift”, que “tira” del barco a barlovento. Esto se debe desplazamiento lateral que tiene el perfil de la lámina con un ángulo de incidencia con respecto al agua que no es igual a cero (aunque no lo notemos y pensemos que vamos perfectamente recto). El agua entonces golpea ligeramente la quilla y esto significa que a pesar de ser simétrico, el foil de la quilla genera un lift contra el viento y nos permite ir mejor en ceñida.

Basado en el mismo principio, la pala del timón también genera un lift contra el viento cuando se navega en ceñida. Las velas funcionan como foils siempre que sean golpeadas por un flujo de aire “laminar” que siga a la vela. Por otro lado, cuando la vela simplemente se opone al viento desde atrás, viajamos en un flujo turbulento y no estamos hablando de foils.

Veleros con foils: ¿a qué se refiere?

La quilla y el timón tienen un papel específico en la capacidad de navegar de un velero. Su función “foil” entra en juego desde el largo hasta cuando se navega en ceñida, evitando un desplazamiento lateral excesivo. Lo evitan principalmente por simple resistencia lateral pero también generando lift a barlovento.

Hasta ahora hemos visto que las velas no son más que las grandes alas de nuestro avión flotante. Explotan la energía cinética del viento con la diferencia de que un barco no tiene motor para generar viento aparente. Navegando contra el viento, las velas transforman gran parte de la presión del viento en escora. Solo una pequeña parte se transforma en fuerza propulsora que hace que la embarcación avance gracias a su forma de ala recortada para reducir la escora y aumentar la velocidad.

Las velas viejas, por ejemplo, pierden su forma de “ala de avión”. Se parecen a las formas de C o, peor aún, tienen una garra cerca del borde de fuga. Cuando esto sucede, el viento que golpea produce una fuerza de escora y cualquier fuerza de propulsión disminuye considerablemente. La quilla y el timón, por otro lado, contrarrestan el desplazamiento lateral cuando se navega en ceñida según los principios de los que hablamos antes, es decir, resistencia lateral y lift.

Escora: forma del casco, lastre y stacking

Se hace evidente que un velero está sometido a diferentes fuerzas, algunas de las cuales sirven para ir más rápido, otras que no sirven para generar ningún movimiento de avance, sino que solo desperdician energía en generar escora y desplazamiento lateral. El contraste con el desplazamiento lateral ejercido por la quilla y el timón también introduce fricciones que reducen las fuerzas de avance “útiles”. La evolución de los barcos de regata, para evitar el escora, se ha orientado hacia la búsqueda de la estabilidad de la forma o la forma del casco, es decir, formas de casco que resisten el escorado. El resultado ha sido cascos más anchos y planos, y si dejamos el mundo de los monocascos, obviamente catamaranes y trimaranes.

En un intento por maximizar la fuerza adrizante, cuando las quillas aún estaban fijas, se introdujeron lastres. Los lastres son tanques colocados en el interior del casco y en la posición más lateral posible con respecto a la línea central, llenados a mano o con una bomba con agua de mar. Su función es actuar como contrapeso, exactamente igual que la tripulación sentada en la borda. La desventaja del lastre es que, si bien hace que el barco sea más potente, lo pesa y, por lo tanto, aumenta la resistencia al movimiento.

En las clases donde se admite, como Mini 650, Class40 e IMOCA, los pesos móviles a bordo se utilizan para generar fuerza adrizante. Es decir, cualquier bolsa que contenga agua, comida, ropa y otros materiales, así como velas, todo, se mueve a barlovento con el mismo efecto de tener a alguien sentado en la borda y sin el inconveniente de tener que cargar ningún peso adicional.

Era posible una solución más avanzada, pero tomó tiempo antes de que viéramos las primeras quillas basculante.

Las quillas basculante y los primeros veleros con foils verticales (daggerboards)

Si hablamos de quillas, en un principio se insertó plomo en la construcción de la quilla que constituía el fondo del casco. Luego, las quillas se convirtieron en elementos separados del casco, construidos, por ejemplo, en hierro fundido con la forma de un ala de cola de avión. Para aumentar la fuerza adrizante y permitir aumentar la cantidad de vela (y por tanto de fuerza “útil”), se alargaron las quillas y se trasladó el peso al fondo.

La aleta es una caja vacía o una pala llena con forma de fibra de vidrio, que soporta un bulbo de plomo donde se concentra el peso. La ventaja de esta solución es la bajada del centro de gravedad de la quilla y el consiguiente aumento de la fuerza que endereza el barco.

La solución moderna es permitir que la quilla se incline, de modo que en ceñida o al través pueda inclinarse a barlovento. Al hacerlo, la fuerza adrizante del peso del bulbo aumenta considerablemente. Sin embargo, esto plantea un problema: en la sección del foil es más horizontal pierde su función para contrarrestar el desplazamiento lateral. Por esta razón, al observar los antiguos IMOCA o Mini 650, vimos la introducción de los “daggerboards”. Se trataba de aletas “sin peso” adicionales insertadas como espadas en el casco, ya sea una única central o más eficientemente una a cada lado, ligeramente inclinada, para asumir el papel de la hoja de la quilla que se pierde una vez que se inclina a barlovento para contrarrestar el desplazamiento lateral.

Entonces, ¿de qué foils estamos hablando cuando decimos veleros con foils?

El término foil se ha puesto de moda, debería referirse a muchos tipos de foils, pero ha comenzado a adquirir un significado específico y representa la última evolución en el diseño de cascos. Indica un tipo específico de apéndice, que no existe en los barcos “tradicionales”, que puede tener una de las siguientes funciones (o generalmente una combinación de las dos): aumentar la fuerza de enderezamiento y contrarrestar la gravedad y el rozamiento en el agua.

Estos dos objetivos se obtienen por tanto con perfiles especiales, “foils”. Estos están convenientemente inclinados para crear nuevas fuerzas en el agua que son más eficientes que el simple desplazamiento de peso o las formas tradicionales. Los veleros con foils pueden contrarrestar la fricción aligerarse con el empuje vertical de los foils. Ponemos “alas” en el agua para levantar y volar los veleros con foils y progresivamente evitaremos el roce del agua hasta eliminar el rozamiento del casco. La fricción de las láminas permanece, que no es cero, pero es mucho menor que la del casco.

Puede parecerle increíble, pero los primeros experimentos en esta dirección se remontan al siglo XX. Se trataba de lanchas a motor que aceleraban y aprovechaban las alas sumergidas para levantar el casco del agua. Nada extraño, dirás, hoy en día hay muchos hidroalas alrededor que utilizan este principio para navegar a altas velocidades. Hay un velero de foil muy famoso que introdujo este tipo de foil en forma de V para sacarlo del agua. Este es el Hydroptere, un trimarán volador con lámina en V que ha establecido muchos récords de velocidad.

La evolución de los en los veleros

A partir de aquí, hablaremos de foils en el sentido de apéndices sumergidos en agua para aumentar el momento adrizante o contrarrestar el peso de la embarcación. Es decir, no hablaremos de velas u otros apéndices tradicionales. Intentaremos comprender la evolución de los veleros foiling de última generación. Estos incluyen los barcos de la America’s Cup, los multicascos voladores y los IMOCA de última generación.

La primera evolución, como se mencionó, fue intentar aumentar la fuerza de enderezamiento. Después de inclinar la quilla, ¿por qué no poner un “ala” en el agua, sotavento que generaría una fuerza ascendente? Este tipo de lámina de “hoja” lateral se introdujo en barcos como el Wild Oats XI ganador de la Sidney Hobart. Uno de los primeros veleros oceánicos con foil en conseguir resultados en regatas. En este caso, la lámina era una hoja recta que salió lateralmente creando una fuerza de enderezamiento.

La segunda evolución fue darle a la lámina una forma de L. ¿Por qué introducir este pliegue? La parte horizontal tiene la función de generar fuerza de elevación. La parte vertical tiene la función de crear ese “lift” que perdemos al inclinar la quilla. Se dice que estos veleros con láminas tienen apéndices de “bigotes”. Estas láminas revolucionaron el Solitaire du Figaro con Figaro 3, aunque para ser justos, aquí la quilla no se inclina, por lo que el papel del foil no es tan extenso como veremos para un IMOCA.

Veleros voladores con foils

Después del Hydroptere, que tenía foils en forma de V como hidroalas, los catamaranes de la America’s Cup fueron los primeros en navegar completamente levantados del agua. Para conseguirlo, las láminas a tenían forma de T o L invertida de modo que quedaba la parte vertical para contrarrestar el desplazamiento lateral. En cambio, la parte horizontal sirve únicamente para levantar el casco. Para mejorar el equilibrio del multicasco era preferible tener dos puntos de elevación. De hecho, hay una segunda lámina en cada timón en forma de T.

En el mundo de los monocascos, por un lado, hay dos mundos: por un lado, los totalmente voladores de la America’s Cup. Por otro, el mundo que va desde los Mini 650 hasta los IMOCA, donde nunca navegas completamente levantado del agua. Las dos configuraciones responden a diferentes objetivos. Un barco diseñado para la America’s Cup está diseñado para aguas tranquilas y resguardadas y vuelan cerca del agua. Las soluciones de diseño nunca pasarían los criterios de seguridad y estabilidad para las clases oceánicas.

De hecho, los veleros de America’s Cup dependen de los foils su capacidad de mantenerse erguidos. Es decir, si un foil sale accidentalmente del agua debido a una mala maniobra, el barco se echará. Esto sin la capacidad de enderezarse por sí solo como le sucedió a Luna Rossa. Tal barco no estaría permitido ni en la clase Mini 650 ni en la clase IMOCA. Clases que requieren fuerza adrizante positiva cuando el barco se escora a 90 grados.

Veleros con foils: ¿una dicotomía entre el mundo de inshore y offshore?

Hasta ahora nos hemos ocupado de dos tipos de veleros con foil: los barcos de ragatas inshore de la America’s Cup y los veleros con foiling oceánicos como los IMOCA. Sin embargo, existe un tercer tipo híbrido, representado por multicascos con foils oceánicos. Un multicasco se basa enteramente en su enorme estabilidad de forma para mantenerse “recto”. Hacerlo volar fue una tentación imaginada incluso por Leonardo da Vinci. Hemos visto que un multicasco se basa enteramente en su enorme estabilidad de forma para mantenerse “recto” y que más allá de un cierto ángulo máximo de escora es incapaz de enderezarse por sí mismo.

Desde ese punto de vista, un monocasco America’s Cup y un multicasco oceánico son más similares que un IMOCA. Un IMOCA sin uno de sus foils pierde rendimiento pero aún puede navegar. Alex Thomson lo demostró en la Vendée Globe 2016 al terminar segundo a pesar de haber dañado irremediablemente el foil de estribor en la primera mitad de la regata. En el mundo de IMOCA, los fois externas existen desde la edición 2016-2017 ganada por Armel Le Cleach frente a Hugo Boss.

La edición de 2020 fue la segunda de IMOCA con foils y la evolución de los foils en sí ha sido inmensa. Giancarlo Pedote informa diferencias de velocidad entre su barco y los nuevos IMOCA que alcanzan los 4-5 nudos. Los foils se han modificado para que las velocidades medias sean más consistentes. De hecho, los primeros foils crearon una gran elevación cuando el barco aceleró. Pero cuando se desaceleró debido a una ola, desaceleró muy violentamente. Los barcos resultaban muy agotadores para el skipper y todos los desarrollos iban en la dirección de hacerlos más manejables.

Pasemos la palabra a nuestros expertos para hablar de veleros con foils: Max Sirena, Giovanni Soldini y Giancarlo Pedote.

¿Qué opinas de la evolución de los foils tanto en monocascos como en multicascos?

Max Sirena – Monohullls, Copa América

Biografía del sitio web de Pirelli Prada: “Nacido en 1971 en Rimini, Massimiliano“ Max” Sirena está en su séptima participación en la Copa América. De estos, ganó la 33ª edición con BMW Oracle Racing en el papel de jefe del eje del ala. El 35 con Emirates Team New Zealand en la edición 2017 de Bermuda. Max fue patrón del Extreme 40 Luna Rossa y ganador del campeonato Extreme Sailing Series en 2011. “

“Con el equipo Luna Rossa participó en los desafíos 2000, ganando la Copa Louis Vuitton. En 2003 y 2007 en el rol de asistente de roda. Luego se convirtió en patrón y director del equipo de Luna Rossa en la campaña para la 34 Copa América, celebrada en San Francisco en 2013. Hoy, todavía en el papel de patrón y director del equipo, está al frente del equipo Luna Rossa Prada Pirelli. Listo para el desafío de la 36a America’s Cup que se celebrará en Auckland en 2021. “

El punto de vista de Max Sirena sobre los veleros con foils – America’s Cup

“Creo que son el presente y el futuro de la navegación mundial. Es parte de un proceso de desarrollo e investigación, que hará que cada vez más veleros utilicen foils. El rendimiento y la velocidad a un cierto nivel son la máxima expresión de diseño que puede encontrar hoy. Todo el mundo quiere ir cada vez más rápido, hay récords de velocidad oceánica que batir. En comparación con los barcos del pasado, hoy sin duda un proyecto bien hecho que utiliza foils es definitivamente más rápido que un barco de desplazamiento.

Creo que el uso de foils en la America’s Cup ha difundido este concepto en varias clases. A partir de ahí se ha incrementado enormemente el desarrollo tecnológico utilizado por equipos o navegantes en solitario. Junto con los foils hay pilotos de vuelo automáticos, nuevos perfiles de vela, etc. Esto ha dado la oportunidad a nuevos navegantes y nuevos diseñadores de abrirse camino en un mundo muy limitado y especializado. Los foils no deben verse como un sustituto de la forma tradicional de navegar. Es una nueva disciplina que todavía utiliza el viento como fuerza motriz. Así que siempre y en todo caso es un velero, pero con distintas características técnicas y de prestaciones”.

Giovanni Soldini – multicascos oceánicos

Biografía del sitio de Maserati: “Nació en Milán el 16 de mayo de 1966 y comenzó a navegar de niño. Tiene 25 años de carreras oceánicas a sus espaldas, incluidas dos circunnavegaciones en solitario. The Around Alone ganó en 1999, donde entró en los libros de historia por el rescate de Isabelle Autissier.

Participó en el BOC Challenge de 1995, donde terminó segundo. Luego el Québec-Saint Malo, ganador en la categoría monocasco. Seis Ostars, dos victorias en la clase 50′ y 40′, tres Transat Jacques Vabres, una victoria en la clase 40′ y más de 40 travesías transoceánicas.

A bordo del Vor70 Maserati batió récords importantes como el récord de Cádiz – San Salvador (2012) y el de Nueva York-San Francisco, Ruta del Oro 13.225 millas en 47 días 42 ‘y 29 “. El suyo es también el nuevo record de la Ruta del Té. 3300 millas en 21 días 19 horas 32 ‘establecido en 2015 en la ruta San Francisco – Shanghai. En 2016, después de un intenso período de tres años en el Maserati VOR70, comenzó un nuevo desafío con el Maserati Multi70 para Giovanni Soldini y su equipo. Una vuelta a los multicascos en los que había competido como tripulación con el trimarán Tim de 60’”.

El punto de vista de Giovanni Soldini sobre los veleros con foils – Multicascos oceánicos

“Todo el mundo tiene que vivir dentro de su tiempo y lo que se considere moderno en ese momento. Tengo la suerte de haber experimentado una gran evolución, hice mi primera circunnavegación todavía usando radios SSB y el radioaficionado Pierluigi de Ravenna que me llamaba una vez a la semana. Ahora que tenemos ADSL a bordo del trimarán, y los barcos también, se desarrollaron y tomaron sus diferentes caminos.

Los IMOCA modernos me parecen barcos locos, incluso los nuevos mini transats voladores, Verdier ha diseñado uno para el Pogo que será estándar, con estos T-foils son impresionantes, es una revolución. Una cuenta con multicasco, un navegante está más acostumbrado a ser un avión, mientras que en un monocasco es realmente una locura. “

“Las ventajas son que el barco es más rápido y las distancias se acortan. Hay desventajas con vientos suaves porque con todos estos apéndices que tienes en el agua te ralentizan. Si no hay suficiente viento para hacerlo volar, se reduce la velocidad. Con 3 nudos tomas un Moth y un láser da la vuelta a el Moth que ni siquiera puede navegar. En travesías largas que hacemos para récords se reduce el impacto con las olas. Es menos que los barcos tradicionales, siempre y cuando la ola no suba demasiado y no te haga volar.

Hay un límite en el que te vuelves menos aéreo y más desplazamiento. Cuando el mar está muy formado, los multicascos están más desfavorecidos en este caso que los monocascos. Se vuelve casi peligroso para los multis que golpean las olas. Un barco que vuela sobre el agua y va tan rápido es mucha adrenalina, entonces cada barco es especial para mí”.

Giancarlo Pedote – IMOCA

Biografía oficial: Giancarlo Pedote, de 44 años, vive desde hace algún tiempo en Lorient, Francia, una de las capitales de la navegación oceánica. Aquí se trasladó a vivir su profesión al máximo. Su historia comienza con el windsurf y atraviesa diferentes clases de embarcaciones oceánicas. Mini 650, Figaro, Class 40, Multi 50 (el paréntesis de Moth) y el IMOCA 60.

Ganador de la Transat Jacques Vabre en la clase Multi 50 en 2015. 2 veces Champion de France Promotion Course au Large en Solitaire. 2 veces Campeón del Mundo en la clase Mini 650. 2o en la Mini transat 2013, Navegador del año 2013 y 2015. Pedote será el único italiano presente en la Vendée Globe 2020, una regata dedicada a los IMOCA.

El punto de vista de Giancarlo Pedote sobre los veleros con foils – IMOCA

“Me sentí privilegiado de experimentar la introducción de foils en los barcos de desplazamiento, me pregunto si habrá seguido una revolución tan importante en la navegación. Es decir, dejamos los principios de Arquímedes para hacer volar un barco. Entonces algo muy importante desde un punto de vista histórico. No estoy seguro de que pueda repetirse desde un punto de vista de salto cualitativo. La tecnología seguirá desarrollando muchas cosas. Pero, como los aviones cambiaron el transporte cuando se inventaron, los foils cambiarán significativamente la forma de navegar.

Creo que para mí experimentar esta transición a los 40 es un gran privilegio. Nuestros monocascos clase IMOCA en cuanto a sensaciones están muy cerca de los multicascos y yo he hecho un año de multicascos. Los barcos son muy violentos, muy físicos, las posiciones en el interior son difíciles de encontrar. Los impactos son importantes y claramente se han vuelto muy exigentes desde el punto de vista técnico.

Con los foils todas las cargas en el mástil aumentan, se necesita un cierto número de sensores de carga porque si aumenta demasiado las fuerzas, algo se rompe. Necesita saber cuántas toneladas hay en su mástil y cómo se distribuyen. Todo esto requiere una preparación meticulosa sin tener en cuenta todo el desarrollo que aún existe en los foils. Solo mire Prysmian Group es un barco con foils de primera generación, ahora muchos barcos han cambiado los foils.

Las diferencias entre las generaciones recientes de IMOCA con foils

Los resultados son notables: los barcos navegan contra el viento con 18 nudos de viento y van a una velocidad de 18 nudos. Los barcos que tienen foils más nuevos hacen 4-5 nudos más que yo. Así que todavía queda mucho por desarrollar al respecto.

En lo que a mí respecta, ser testigo de este cambio y tener la conciencia que me da mi madurez en mi carrera es extraordinario. Espero las evoluciones futuras con curiosidad e interés. “