Vientos térmicos, brisas…

Los vientos provenientes, en nuestra zona, del 1º y 4º cuadrante son más frescos y secos que los provenientes del 2º y 3º cuadrante, los cuales efectuan su recorrido sobre el mar, lo que los hace más templados y húmedos.

El origen de los vientos generales se debe a las Borrascas y a los Anticiclones, las primeras significan una presión atmosférica baja y en las zonas por ellas abarcadas los vientos giran, en el hemisferio norte, en el sentido contrario a las agujas del reloj. Los Anticiclones, por el contrario, significan una presión atmosférica alta, conllevan buen tiempo y en la zona por ellos abarcada, en el hemisferio norte, los vientos giran en el mismo sentido que las agujas del reloj.

Si efectuamos, no obstante, un análisis puntual de una zona costera veremos que a nivel local las brisas de costa tienen otros orígenes, que son los debidos a la distinta capacidad de calentamiento y enfriamiento de la tierra y el agua. El mecanismo que las establece funciona tanto mejor cuanto menor sea la nubosidad.

 

 

 

Durante el día y por la acción solar, el suelo se calienta más deprisa que el agua. El aire tiene la curiosa propiedad de ser diatérmico, lo que significa que no se calienta directamente por la acción de los rayos solares que lo atraviesan, los cuales, sí que calientan, aunque desigualmente el suelo y el agua. Es el contacto con éstos el que calienta el aire de las capas bajas, propagándose el calor hacia arriba por convección (ascenso de burbujas de aire caliente, más ligero que el aire frío). En consecuencia, el aire de las capas bajas se calienta más que el más elevado y en mayor medida sobre el suelo que sobre el agua.

Como el aire más caliente es el que menos pesa, la presión atmosférica se hace algo más baja sobre el suelo que sobre el inmediato mar. Entonces, desde un punto situado en el seno del aire y sobre la vertical de línea de costa, la flecha que indica el sentido en que aumenta la presión apuntará hacia abajo y ligeramente inclinada hacia al mar, mientras que la que indica el sentido en que aumenta la temperatura apuntará claramente hacia el interior de la tierra. Se establecerá entonces una circulación del aire a ras del suelo desde el mar a la tierra. Tal viento se conoce como brisa de mar o virazón.

Para que el circuito quede cerrado, el aire asciende en vertical tierra adentro, sopla en contrabrisa a cierta altura y desciende en vertical mar adentro.

Durante la noche la tierra se enfria más de prisa que el agua, con lo que la flecha indicadora del aumento de presión apuntará hacia abajo y ligeramente inclinada hacia tierra, mientras la que indica el sentido en que aumenta la temperatura apuntará claramente hacia el interior del mar, estableciéndose una circulación en las capas bajas de la tierra al mar. Este viento se conoce como brisa de tierra o terral.

 

El circuito se cierra con ascendecia (débil) sobre el mar contrabrisa a cierta altura y descendencia tierra adentro.

Se comprende que las brisas más fuertes ocurren en verano y las más débiles en invierno. Pueden ser modificadas local y principalmente por una especial configuración orográfica de las costas, por su orientación y por la presencia de vegetación.

La brisa de mar suele ser más fuerte que la de tierra; empieza como suave ventolina, arreciando progresivamente hasta los diez o doce nudos por término medio.

Estabilidad de rumbo

Equilibrio entre casco y timón

Solo un sistema de fuerzas capaz de volver el barco a su rumbo, cuando cualquier agente exterior lo hace salir de su camino, permitirá hablar de estabilidad de rumbo.

En un velero, la quilla y especialmente el timón tienen esta utilidad. Un forma de entender el problema es equiparar el barco a una flecha que vuela por el aire.

Si imaginamos el camino de esta flecha al volar, nos daremos cuenta de la importancia de las plumas o alerones situados en su popa. Sin ellas, sería imposible mantener el rumbo. Cualquier empuje lateral significaría un desvío, ya fuese una racha de viento, o el hecho de no lanzar la flecha con una quimérica rectitud absoluta. Al salir de su rumbo, la proa de la flecha se desvia hacia un lado, mientras que la popa se va hacia el otro. Las plumas dejan de estar paralelas al flujo del aire y trabajan con un ángulo de incidencia, produciendo una cierta cantidad de empuje lateral destinado a devolver la popa a su lugar original.

La flecha es el objeto más adaptado para el movimiento a través de un fluido, pues casi no tiene volumen. Un barco, en cambio, debe tener volumen si su diseñador quiere que flote, aguante el mástil, tenga capacidad interior y desplace el peso que todo ello conlleva. Es pues el casco el responsable de la inestabilidad de rumbo del barco, debido al freno que representa en las secciones delanteras. Si además se le añade la escora, los movimientos debidos a las olas, las corrientes, el desplazamiento de los pesos o el influjo del viento sobre su obra muerta se tienen juntas la mayoría de las causas desestabilizantes.

La quilla también contribuye a la inestabilidad de rumbo, pero lo hace en menor grado. Como se ve en el dibujo, tiene el mismo efecto que las plumas situadas a medida longitud de una flecha, debido a su posición cercana al centro de gravedad. Sin ayudar a que el barco recupere su rumbo, afecta poco en su pérdida.

Es el timón pues quien se ocupa de mantener el rumbo. Cuanto más atrás del centro de gravedad esté, mayor será su brazo de palanca al intentar devolver el barco a su rumbo. No es de extrañar que los diseños modernos tengan los timones cada vez más hacia popa. El gran tamaño que han alcanzado éstos en los barcos de regatas indica asimismo su gran importancia en el control del rumbo.

Estabilidad de rumbo
Estabilidad de rumbo

 

 

Comentario imagen

A) En un barco, como en la flecha, la estabilidad direccional se produce cuando las plumas o el timón están colocadas suficientemente atrás. Cuanto más a popa, más brazo tendrán para recuperar el rumbo. El problema se entiende mejor si se imagina que tanto la flecha como el barco pivotan alrededor de su punto de gravedad, que normalmente coincide con la posición de la quilla. Como en otros casos de equilibrio, el uso del punto de gravedad permite priorizar y hacer esquemas que serían imposibles sin usar este punto.

B) Un barco direccionalmente inestable sería aquel que tuviese los alerones a proa del centro de gravedad, como ocurriría en una flecha con las plumas situadas delante. Aquí lo que ocurre es lo contrario que en el caso anterior: si el objeto se desvía del rumbo, los alerones dejan de correr paralelos al flujo y trabajan con ángulo de incidencia; el momento que producen contribuye a aumentar el desvío y por tanto el desequilibrio.

C) Un objeto en equilibrio neutral es, en física, el que no tiene tendencia alguna a cambiar ni, por otro lado, ni presenta resistencia cuando algún agente exterior lo cambia. El ejemplo clásico es una bola estacionada sobre una superficie plana. En el ejemplo de la flecha o velero, no existiría impedimento al cambio de rumbo, pero tampoco nada que lo produjese. Mientras ningún efecto exterior cambiase el rumbo, el barco seguiría recto. Sin embargo, al ser afectado por algún cambio de dirección sería imposible devolverlo al rumbo original. Un barco sin timón no se puede gobernar.

Ceñida y empopada, aquí juegan cuatro fuerzas (2)

Empopada

En cuanto al equilibrio navegando en popa, también la física contradice la primera impresión y demuestra que es el más inestable y complejo. Asumamos que un velero navega empujado por el viento sin alcanzar su velocidad límite, con la mayor y el spynaker izados. Lo primero que vemos es el equilibrio entre las dos fuerzas opuestas del empuje de las velas y el freno causado por el paso del casco en el agua. Si el empuje es mayor el barco acelerará, al aumentar la velocidad crecerá la resistencia, de forma que cuando ambas sean iguales se producirá el equilibrio. Cualquier pequeño incidente que desvíe el barco de su rumbo puede desequilibrarlo muy fácilmente. Mientras el empuje del spynaker y la mayor se encuentren en línea por el centro de gravedad del barco y por tanto, del punto de aplicación de freno, el barco irá recto. Pero sólo hacen falta cinco grados de escora para que la mayor y el spy tiren apoyados en un costado y hagan orzar el barco. Si nadie corrige ésto en el timón puede el spy llegar a vaciarse; la mayor entonces será la única fuerza de propulsión que hará orzar el barco hasta que éste quede atravesado al viento.

 

Empopada
Empopada

 

 

Comentario imagen

Sin timón sería imposible mantener el rumbo cuando el barco navega en popa. Las fuerzas que intervienen aquí trabajan en planos diferenciados, haciendo mas dificil su equilibrio.