Velocidad de casco y relación eslora-velocidad
La velocidad de casco no es realmente una relación. Es una velocidad, calculada a partir de una única medida: la eslora en flotación. Sin embargo, es uno de los números más útiles de comprender, ya que establece el límite práctico para la navegación ordinaria de desplazamiento.
La verá en los folletos de los brókers como el «máximo teórico» del velero, y la escuchará siempre que los navegantes debatan sobre velocidades de travesía. La versión corta es esta: a medida que un casco de desplazamiento se mueve más rápido, sus olas de proa y de popa se alargan. Cuando la longitud de onda coincide con la eslora en flotación del barco, este queda asentado en su propio seno de ola. Ir más rápido requiere o bien mucha más potencia, o bien un modo de movimiento diferente: planear, surfear o una forma de casco de multicasco muy larga y estrecha.
Fórmula
- LWL — Eslora en flotación en pies
- 1.34 — Una constante derivada de la física de las ondas de gravedad y las conversiones de unidades, no de ningún ajuste empírico
Expresado como una relación:
Cuando SLR = 1.34, el velero ha alcanzado su velocidad de casco. SLR > 1.34 significa que el barco está en modo de semiplaneo o planeo (o que de otro modo está rompiendo las leyes físicas del modo de desplazamiento).
De dónde proviene el 1,34
La constante 1,34 proviene de la física de ondas, no de una regla empírica. La longitud de una ola libre en el océano está gobernada por la gravedad:
donde V es la velocidad de la ola (en ft/s) y g es la aceleración de la gravedad (32.174 ft/s2). Estas se denominan olas de gravedad porque la gravedad determina la longitud de onda.
Reordenando:
Esa cantidad, V / √gL, es el número de Froude, una relación adimensional inventada por el arquitecto naval británico William Froude en la década de 1870. Froude descubrió que la resistencia del barco, cuando se escala correctamente, depende de este número, razón por la cual funcionan las pruebas con modelos en tanques de remolque.
A través de las pruebas en tanques, Froude demostró que la resistencia aumenta bruscamente cuando la eslora en flotación de un velero coincide con la longitud de su propia ola de proa. En ese punto, el velero intenta subir por encima de una ola tan larga como él mismo. Eso es la velocidad de casco.
Para volver a convertir el número de Froude a la forma más práctica de «nudos y pies», se multiplica por la conversión de unidades de velocidad (6076 pies por milla náutica, 3600 segundos por hora):
La constante 1,34 no está ajustada a un barco en particular. Surge de la física y de la conversión de unidades, razón por la cual ha seguido siendo útil a lo largo de las décadas, siempre que se recuerde a qué tipo de casco se aplica.
Qué significa físicamente la velocidad de casco
A la velocidad de casco, el velero queda atrapado en el seno entre sus propias olas de proa y de popa, separadas por una longitud de onda completa. Para ir más rápido, el barco debe:
- Generar una ola más larga, lo que requiere una potencia adicional enorme. Añadir unos pocos caballos de fuerza a un crucero de 30 pies que ya está cerca de su velocidad de casco aporta muy poca velocidad extra.
- Subirse a su propia ola de proa, es decir, planear. Esto requiere un casco plano y ligero (típicamente D/L < 100) y sustentación dinámica gracias a la forma del casco. La mayoría de los veleros de crucero no pueden hacerlo.
- Ser lo suficientemente largo y estrecho como para apenas generar olas, como los multicascos y los monocascos ultraligeros con una alta relación eslora/manga (L/B). No tienen una barrera significativa de "velocidad de casco" porque su resistencia por formación de olas nunca aumenta de forma abrupta.
Más allá de la velocidad de casco: los tres regímenes
La relación velocidad-eslora (SLR) define tres modos de navegación para cualquier barco:
| SLR | Modo | Qué está ocurriendo |
|---|---|---|
| < 1,34 | Desplazamiento | El barco desplaza el agua a medida que avanza. La resistencia sigue las conocidas relaciones de Froude. |
| 1,34 – 2,5 | Semidesplazamiento / semiplaneo | El barco intenta elevarse sobre su ola de proa. Los requerimientos de potencia aumentan drásticamente. Muchos cruceros rápidos y motoveleros operan en este rango. |
| > 2,0 – 2,5 | Planeo | La sustentación dinámica eleva el casco sobre la superficie del agua. La resistencia disminuye drásticamente, pero solo si el casco tiene la forma adecuada para ello. |
La velocidad de casco no es un muro de ladrillos. Es una pendiente pronunciada en la curva de resistencia. Con suficiente potencia, casi cualquier barco de desplazamiento puede ser empujado más allá de ella, pero la eficiencia se desploma. Cerca de esta barrera, pasar de 6 a 7 nudos puede requerir un empuje drásticamente mayor.
Advertencias y excepciones
Los lanzamientos largos burlan la velocidad de casco. Los diseños antiguos con lanzamientos pronunciados a proa y a popa sumergen estas secciones al escorar bajo la vela, extendiendo su eslora en flotación dinámica. Un crucero de la era CCA con una LWL estática de 28 pies podría navegar con una LWL dinámica de 31 pies, elevando su velocidad de casco efectiva de 7,1 a 7,5 nudos. Los barcos modernos con proa vertical no disponen de este truco.
Los multicascos no la obedecen de la misma manera. Los cascos individuales, largos y estrechos, generan olas mucho más pequeñas. Un trimarán de regatas con una relación L/B de 16:1 no experimenta la misma barrera de generación de olas que un monocasco de gran manga. Los catamaranes y trimaranes de alto rendimiento navegan habitualmente a relaciones eslora-velocidad (SLR) de 2 a 4.
El surf la supera. Un barco puede superar brevemente la velocidad de casco al ser empujado hacia delante por una ola que pasa. Las velocidades de planeo o surf de 10 a 14 nudos son comunes en veleros de 40 pies en grandes travesías con viento portante, pero el promedio de la navegación sigue estando determinado por la velocidad de casco.
La velocidad de casco no es la velocidad promedio. No espere que un velero navegue en crucero a su velocidad de casco; ese es el máximo teórico en modo de desplazamiento, no el promedio real en una travesía. Una travesía típica en un velero suele promediar entre el 60 % y el 75 % de la velocidad de casco cuando las condiciones acompañan.
Cómo interpretar la cifra como comprador
No es necesario interiorizar los números de Froude para utilizar la velocidad de casco. Si un anuncio de venta le indica la velocidad de casco —o si la calcula usted mismo a partir de la LWL más abajo—, tómela como un límite máximo para la navegación ordinaria en modo de desplazamiento y, a continuación, planifique sus travesías por debajo de esa cifra.
Lo que predice la velocidad de casco (y lo que no):
- Es un límite máximo, no un promedio. Un velero con una velocidad de casco de 7,5 nudos puede rozar los 7,5 nudos con buenas condiciones, pero podría promediar entre 4,5 y 5,5 nudos en una travesía de varios días. Una estimación de crucero práctica suele ser del 60 % al 75 % de la velocidad de casco, y menos para días lentos o navegación con tripulación reducida.
- Solo se aplica en modo de desplazamiento. Un barco planeador (con una relación D/L muy por debajo de 100) puede pulverizar por completo la velocidad de casco. Un velero surfeando puede duplicar brevemente la velocidad de casco al descender por la cara de una ola. Un multicasco con una relación L/B muy alta sencillamente no experimenta esta barrera en la práctica.
- Escala con la raíz cuadrada de la LWL. Por eso un velero de 40 pies de LWL (velocidad de casco de 8,5 nudos) es solo un 25 % más rápido que uno de 25 pies de LWL (velocidad de casco de 6,7 nudos), a pesar de ser un 60 % más largo.
Cómo utilizarla para tomar decisiones de compra:
- Planifique las travesías con el promedio, no con el límite máximo. Un velero de 35 pies de LWL (velocidad de casco de 7,9 nudos) con un promedio del 70 % = 5,5 nudos × 24 horas = ~130 millas náuticas al día. Elija sus rutas en consecuencia.
- Compare basándose en la LWL, no en la LOA. Dos barcos de 38 pies pueden tener LWLs muy diferentes (uno con lanzamientos tradicionales de 28 pies y otro con roda vertical de 36 pies). El velero de roda vertical tiene un límite máximo significativamente mayor.
- Detecte afirmaciones exageradas. Cualquier monocasco de crucero que afirme "navegar regularmente a 9 nudos" con una LWL de 25 pies está exagerando, planeando o surfeando brevemente. La velocidad de casco con 25 pies de LWL es de 6,7 nudos.
- Para diseños más antiguos, tenga en cuenta la LWL dinámica. Un crucero de la era CCA con una LWL estática de 28 pies podría navegar con 31 pies de línea de flotación al escorar, lo que representa una velocidad de casco efectiva de 7,1 → 7,5 nudos.
Un ejemplo rápido. Un Catalina 22 (LWL de 19,3 pies) y un Beneteau Oceanis 46.1 (LWL de 43,4 pies) pertenecen a mundos de velocidad diferentes solo por la eslora en flotación: 5,9 nudos frente a 8,8 nudos de velocidad de casco teórica. En una travesía de 24 horas al 65 % de la velocidad de casco, el Catalina cubre unas 90 millas náuticas, mientras que el Oceanis cubre unas 138 millas náuticas.