Vela ¿Error de concepto?

[jonam52]

Gracias por los gráficos. Me llama la atención el ultimo con las velocidades en cada punto porque no aparece una linea con la velocidad de 10 nudos que sería la del flujo no afectado por la vela... en el grafico no se ve.

En esta animacion que se cita en muchos sitios y que está basada en unos estudios de la Universidad de Cambrigde en tunel de viento se ven tambien las velocidades y claramente se observa que la velocidad se reduce en ambas caras con respecto al flujo libre.

https://es.wikipedia.org/wiki/Sustentaci%C3%B3n

[Eien]

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[jonam52]

de todas formas, no es por ahi por donde yo quería ir con mi comentario. Yo me refiero al hecho de que estamos hablando de un fluido que es desviado por un perfil: el flujo es desviado por ambas caras del perfil y la fuerza que ejerce el flujo la ejerce en toda la superficie del perfil, es decir, en ambas caras.

Cuando te quedas solo con la diferencia de presiones o de velocidades, correctisima por supuesto, sin querer el cerebro nos lleva a pensar en algun tipo de fuerza de "tracción" que explique la dirección de la fuerza de sustentación y ahi es donde aplicamos al flujo de gas propiedades que son propiedades de los sólidos y no de los gases.

Yo creo que la explicación teniendo en cuenta el flujo es más completa y más correcta y aclara esas aparentes contradicciones entre presión y tracción. El flujo de gas "envuelve" la vela y la presiona por ambas caras ejerciendo una fuerza sobre ella para intentar llevarla al punto de flameo o sea, en la dirección del flujo que es donde el flujo estaria nuevamente equilibrado en ambas caras. Como no puede por estar la vela cazada, esta fuerza se transmite al velero y lo hace avanzar. Esto no quiere decir que no haya diferentes presiones y velocidades, eso nadie lo discute.

El error yo lo veo en la explicación fisica del fenómeno, porque si luego vas a las formulas de la aerodinámica y a la ingenieria el concepto del flujo asi explicado esta perfectamente integrado y para calcular la fuerza siempre se incluye el area proyectada de todo el perfil: de toda la vela por ambas caras.

Lo pongo adjunto en un esquema. No he tenido tiempo de currarmelo mas.



PD. Aclaro que he intentado dibujar una mano sujetando a la vela... no soy dibujante, no me da para más.

[Bertie]

Desde luego que la materia está discutida. Ojeando el manual de Glenans, parece que también son de la opinión de que es más importante la 'depresión' que la 'presión' sobre la vela.

[Newton]

Originalmente publicado por jonam52

Gracias por los gráficos. Me llama la atención el ultimo con las velocidades en cada punto porque no aparece una linea con la velocidad de 10 nudos que sería la del flujo no afectado por la vela... en el grafico no se ve.

En esta animacion que se cita en muchos sitios y que está basada en unos estudios de la Universidad de Cambrigde en tunel de viento se ven tambien las velocidades y claramente se observa que la velocidad se reduce en ambas caras con respecto al flujo libre.

https://es.wikipedia.org/wiki/Sustentaci%C3%B3n

Jonam52, ¡Cuánto tiempo! fíjate que había pensado que te habías desinteresado de la aerodinámica intuitiva, dicho con todo el cariño, eh?

A ver, ya hemos comentado alguna cuestión y quero insistir en que las explicaciones aerodinámicas para ceñida, donde lo que prima es el ángulo de ataque y los efectos de succión y sobrepresión, se diferencian mucho de las de portantes donde el efecto fundamental es el de empuje.

Dicho esto, la animación que incluyes en el enlace es sencillamente eso, una animación, y no una fotografía o vídeo en el túnel del viento. O sea, que las dimensiones no son reflejo de una realidad experimental; que la animación no está echa "a escala" y por eso las velocidades de los puntitos no se corresponden con lo que se vería en un túnel del viento.

El fenómeno de succión es mucho menos evidente que el de empuje, pero ocurre tanto en aerodinámica como en hidrodinámica.

Esto último seguro que lo habréis experimentado muchos cuando el agua parece que os "chupa" o "absorbe" o "atrae" por la resaca de las olas o por efecto de un remolino en un río. Y digo "atrae" porque hay situaciones que parece que eso, que el agua "tira" de ti.

Bueno, pues eso es lo que ocurre con el perfil de la vela, que recibe el flujo del aire por las dos caras, y -en ceñida- una cara experimenta algo de empuje y la otra algo de succión, y las dos contribuyen luego al avance y escora del barco.

Me gustaría aportar alguna fuente que fuera a la vez sencilla y rigurosa con los temas que tratamos... sólo se me ocurre, para ilustrar el contraste entre la situación de ceñida y la de ir de popa, la diferencia entre la forma de los álabes de los molinos de viento (aerogeneradores) y de los álabes de una turbina Pelton, a ver si os recuerdan a algo.

[jonam52]

Cofrade Newton: pues no me he desinteresado ni mucho menos, pero hace falta tiempo...
la cuestión no es si hay o no depresión y sobrepresión que está claro que si, la cuestión es como se explica como se crea y como se mantiene en el tiempo esa depresión o esa succión (no me gusta nada el término pero bueno) y es ahi donde a mi me parece que nos salimos de la física y nos vamos a explicaciones mágicas.

No me ocurre lo mismo cuando me voy a la aerodinámica y a las fórmulas donde si que estan perfectamente integrados todos los conceptos en conjunto y veo que Euler partiendo de la segunda ley de Newton explica que las diferencias de presión surgen "en conjunción con el flujo de aire curvado"... y de ahi su famosa fórmula en la que relaciona la diferencia de presión con el radio de curvatura del flujo. Ahi lo tienes, eso si: es la desviación del flujo del aire la que crea y mantiene en el tiempo esa diferencia de presión y que para el flujo rectilineo la diferencia de presión es 0. Osea: el perfil desvia el flujo con toda su superficie y es esa desviación la que produce una diferencia de presión que se puede calcular con una formula matemática teniendo en cuenta el radio de curvatura. Pues vale, eso si!

[Newton]

Jonam52, te has convertido en un experto, ahí lo tienes!,

Esa es la explicación y no otra, la ecuación Euler planteada en términos de energías de un fluido en movimiento y en términos de conservación de esa energía.

No hay más.

Bueno, sí hay más, la de pasta invertida en pruebas en túneles del viento, para dar con las formas -curvatura- apropiada para cada caso o necesidad, pero nada más. Euler y Von Karajan, y a correr.

[jonam52]

Originalmente publicado por Newton

Jonam52, te has convertido en un experto, ahí lo tienes!,

Esa es la explicación y no otra, la ecuación Euler planteada en términos de energías de un fluido en movimiento y en términos de conservación de esa energía.

No hay más.

Bueno, sí hay más, la de pasta invertida en pruebas en túneles del viento, para dar con las formas -curvatura- apropiada para cada caso o necesidad, pero nada más. Euler y Von Karajan, y a correr.

Gracias cofrade, pero no me tengo por ningun experto. Había algo que me chirriaba en las explicaciones que leía y como soy bastante cabezota (eso si que lo admito) he seguido investigando el tema hasta que he dado con una explicación que no es la más habitual pero que creo que es la correcta.


Bueno, pues nada, no sé si a otros les sirve, pero a mi si que no es poco.

Por cierto, yo no veo diferencia entre la explicación del flujo en ceñida, traves o portante. Si miras el esquema que he puesto más arriba con el flujo como una mano que sujeta la vela por las dos caras (ya sé que no está muy currado) pero con viento portante es lo mismo... el flujo desviado por la vela produce una fuerza sobre ella en dirección al flujo original, es decir, hacia proa. ¿que hay diferencia de presiones? si, por supuesto, pero el flujo actua en conjunto sobre toda la vela por ambas caras.

No sé si te das cuenta pero sin querer nuestro cerebro nos lleva a pensarlo como si fuera un solido y pensar que en portantes es empuje... no, en portantes tambien actua todo el flujo sobre toda la vela, aunque las presiones sean diferentes y una mayor que la otra... no hay que separarlas. El aire es una masa de gas que ejerce presión sobre si mismo y sobre todos los solidos que se encuentran "sumergidos" en ella por toda su superficie,no solo por la que recibe la corriente a favor (digamoslo asi).

[jonam52]

a ver si lo explico de forma más simple:

un gas no puede empujar solo por un lado porque no tiene una superficie "sólida" con la que empujar... en portantes el gas rodea a la vela y el flujo o corriente la empuja por los dos lados como si estuviera "pinzada" por decirlo de alguna manera (en ambos lados la presión es positiva) y es esta desviación de la corriente o flujo la que ejerce una fuerza sobre la vela. En "conjunción" con la desviación del flujo se produce una diferencia de presión como dice Euler.

Si quisieramos complicarlo un poco más, podríamos decir que a nivel de particulas, las particulas del gas en movimiento libre chocan entre ellas y contra la vela por sus dos caras y a la vez que se produce esto hay tambien un desplazamiento en el espacio del conjunto de las particulas que es lo que llamamos flujo que se da a gran escala... ambos se dan a la vez. Las particulas individuales en el pequeño espacio en el que se mueven no se enteran del flujo que se da a gran escala, digamos asi, y por otro lado, el desplazamiento que se da en el espacio del conjunto de particulas no impide que estas se sigan moviendo libremente a nivel individual y chocando entre ellas y contra el perfil por ambas caras.

No sé si queda claro, pero creo que esta es la "conjunción" y que hay que entender que ambos fenómenos se dan a la vez. Si nos quedamos solo con la diferencia de presiones nos liamos y no acabamos de entenderlo.