Manual del Curso de Timonel de Yate de Vela y Motor

San Isidro, Argentina   CVPB - Jorge Messano   07-Oct-2025   14 minutos

Capítulo 01: El Barco

El Velamen: Conceptos Generales de Trimado de las Velas

¿Cómo Funciona un Velero?

En los principios de la náutica, los barcos de vela navegaban empujados por el viento, que cargaba sobre las velas, y éstas arrastraban el casco sobre el agua. Esta condición los limitaba significativamente en su maniobrabilidad, pues solo podían navegar en la misma dirección general del viento. Es por esa razón que en esas embarcaciones terminaban combinándose las velas con largas filas de remeros a quienes les tocaba trabajar cuando el viento era desfavorable. La aparición de nuevos aparejos basados en velas triangulares y trapezoidales unidas al mástil por su gratil permitió ampliar la capacidad de maniobra de los barcos de vela al aprovechar otras fuerzas, que explicaremos a continuación.

Fuerza de Empuje

En ese tipo de barcos, se busca que el viento incida perpendicularmente sobre la superficie de las velas, las que actúan entonces como una gran pared flexible que recibe y traslada el empuje del aire a las vergas y los mástiles, y de ellos al casco, resultando en una fuerza tracción que arrastra el barco, haciéndolo avanzar.

En ese tipo de barcos, se busca que el viento incida perpendicularmente sobre la superficie de las velas, las que actúan entonces como una gran pared flexible que recibe y traslada el empuje del aire a las vergas y los mástiles, y de ellos al casco, resultando en una fuerza tracción que arrastra el barco, haciéndolo avanzar.

De esa fuerza, una parte —la componente horizontal— se convierte en fuerza de empuje, que es la responsable del movimiento del barco en, aproximadamente, la misma dirección de esa fuerza. La otra —la componente lateral— empuja al barco de costado, produciendo un efecto de deriva, que es contrarrestada por la forma del casco, el timón y, en algunos casos, por quillas, quillotes u orzas que ofrecen resistencia hidrodinámica, reduciendo el efecto de la deriva.

Así entonces, ahora contamos con tres elementos: el barco en sí mismo, el viento con su intensidad y dirección, y el agua que es el fluido que el barco debe desplazar para lograr moverse.

Explicando esto de otra forma, podemos decir que el barco avanza gracias a un equilibrio de presiones: el viento empuja las velas, las velas transmiten es presión al casco que, en consecuencia, comienza a moverse en la misma dirección del viento. Por otro lado, el agua responde con una fuerza opuesta que resiste ese movimiento. La fuerza de propulsión efectiva será entonces la resultante de esa oposición de fuerzas.

En los veleros modernos, aun cuando tienen velas triangulares en lugar de velas cuadras, el efecto es básicamente el mismo, con leves diferencias dependiendo de si se navega con vientos portantes —los que llegan desde popa redonda hasta el través retrasado— donde el empuje del viento se transfiere directamente a la obra viva, o en rumbos del través a la amura —que abarcan los rombos de viento de través, a un descuartelar y en ceñida— donde las velas producen un efecto aerodinámico que se traduce en la fuerza de tracción que hace mover al barco.

Fuerza Aerodinámica

A diferencia de lo que ocurre con los vientos portantes, cuando un velero recibe el flujo de aire en ángulos más cerrados, es decir, en rumbos de viento de entre el través y la ceñida —entrando por la amura, el tercio delantero del barco, como se muestra con las flechas grises en la figura que acompaña este texto— encuentra el gratil de la vela que lo obliga a dividirse en dos flujos distintos que recorrerán la curva de las velas —simuladas con líneas rojas en el diagrama— hacia la baluma, en lugar de empujarlas. Cuando esto sucede, el flujo de aire que debe circular por la parte convexa de la vela —su lado de sotavento— encuentra un camino más largo y estrecho producido por la misma curvatura de la vela, debiendo entonces comprimirse y acelerar su paso respecto del aire circundante, produciendo en el proceso una reducción de la presión sobre ese lado de la vela —indicada con signos negativos en el diagrama—.

Por el contrario, el flujo de aire que pasa por la parte cóncava de la vela —el lado de barlovento— encuentra un canal más amplio debido también a la bolsa de la vela, por lo que se desacelera generando al mismo tiempo un aumento de la presión —graficado con signos positivos verdes–. Cuanto más viento llega hasta la vela, más potente es este efecto puesto que, al disminuir aún más la presión del lado de sotavento, mayor es el caudal de aire que se recibe cuando se divide el flujo que llega hasta la vela, debido a que el aire es atraído por las zonas de baja presión. El efecto exactamente contrario sucede en el lado de barlovento. A mayor presión, menor será la cantidad de aire atraído para recorrer el espacio ampliado por la concavidad de la vela—más disminuye la velocidad y más aumenta la presión— hasta que se llega a un punto de equilibrio que es cuando el velero alcanza la máxima velocidad para esas condiciones de viento.

La fuerza de la vela se genera gracias a la diferencia de presiones entre los lados de barlovento y sotavento de la vela, producida por la velocidad del paso del aire a lo largo de ella. Desde el punto de vista teórico, cuanto mayor sea el embolsamiento de la vela, más fuerza podrá generar, pues ese mayor embolsamiento redundará en una mayor diferencia de velocidades entre los flujos de aire de barlovento y sotavento, ocurriendo lo mismo con las presiones. Y puesto que la compensación de presiones no puede producirse a través de la tela de vela —para eso se las hace impermeables— toda la vela intenta desviarse en dirección a la zona de baja presión.

El primero en describir la mecánica de los fluidos fue el físico y matemático holandés Daniel Bernoulli, quien lo expuso en su obra Hydrodynamica, en 1738, pero como se extrae de ese título, solo abarcó él estudió de los fluidos no compresibles, tales como el agua y demás líquidos, por lo que sus teorías no aplicaban exactamente al aire.
Fue Giovanni Battista Venturi, un sacerdote y físico italiano, quien 59 años después, en 1797, explicó que un fluido que disminuye su presión y aumenta su velocidad al ser encaminado por un canal más angosto del que venía y que, en ciertas condiciones, cuando el aumento de velocidad es muy grande, pueden llegar a producirse presiones negativas.
Esta reacción, que luego de denominó efecto Venturi, explica lo que sucede con las velas.

La fuerza producida por la acción del viento sobre la vela —representada con una flecha roja en el esquema de la derecha— es, en términos generales, perpendicular a la cuerda de la vela —trazada con una línea punteada debajo del perfil de las velas—. Sin embargo, dado que el diseño de la obra viva del barco, especialmente el de la línea de la quilla, quillote y timón, ofrecen resistencia al desplazamiento lateral sobre la masa de agua, favoreciendo en cambio el movimiento longitudinal, resulta un nuevo vector de movimiento que es oblicuo a la dirección del viento, y es sobre el cual navegará el velero. Esta composición de fuerzas ocurre porque los veleros se mueven en el límite entre el aire y el agua, inmerso en parte en cada uno de ellos, y siendo impulsado por las fuerzas aerodinámicas —las del aire— y resistido por las fuerzas hidrodinámicas —las que ejerce el agua—.

A su vez, el efecto de las fuerzas aerodinámicas variará en función de la forma de la vela. Por ejemplo, una vela con un perfil más plano —la línea roja de la izquierda en la figura— generará más fuerza cuando se la oriente al viento con un ángulo pequeño, y en ese caso el eje de fuerza se concentrará en su sección delantera; y en una vela embolsada, la mayor fuerza se producirá con un ángulo de viento más abierto concentrándola en la sección media. En cualquier caso, la fuerza producida por una vela embolsada será siempre mayor que la generada por una vela más plana.

Si alguna vez viajó en avión, y pudo mirar hacia afuera durante el despegue o el aterrizaje, habrá visto que en ese momento el piloto despliega unos alerones delante y detrás de las alas que caen hacia abajo, como los de la foto. La función de esos slats y flaps –así se llaman— es aumentar la superficie del ala, dándole al mismo tiempo mayor convexidad, ya que durante el despegue y el aterrizaje el avión necesita más fuerza de sustentación pues trabaja a menor velocidad. Luego, durante el vuelo, el piloto los retrae, dándole a la vela… perdón, al ala… una forma más chata y pequeña, más adecuada para trabajar con un flujo de aire más fuerte.
En los veleros se hace más o menos lo mismo. Con vientos débiles necesitamos velas grandes con bolsas profundas que produzcan mucha fuerza de tracción para mover el barco, y luego, a medida que aumenta la velocidad, debemos achicar y aplanar el paño.

La resultante de las fuerzas aerodinámicas que se ejercen sobre la vela es la fuerza vélica, cuyo eje no es el centro geométrico de la vela, sino un punto denominado centro vélico, que cambia dinámicamente de posición, siguiendo la distribución de las presiones que actúan sobre la vela, que a su vez dependen de su forma y trimado.

Por ejemplo, en un rumbo de ceñida, el centro vélico de una genoa está situado por delante y por encima de su centro geométrico. Con las mismas condiciones, en una vela mayor su centro vélico se halla retrasado respecto del geométrico.

Efectos de la Escora

En la práctica, la performance de un velero está relacionada a la superficie vélica que se exponga al flujo de viento, y será óptima mientras el barco se encuentre totalmente adrizado. Dicho de otra forma, la performance del velero dependerá de combinar las velas más adecuadas para cada situación, buscando siempre dejar expuesta a la fuerza del viento la mayor cantidad de superficie vélica que sea posible, sin escorar la embarcación durante el proceso, pues a medida que el barco escora se reduce la superficie útil de la vela sobre la que el viento aplica su fuerza, con lo que se reduce la performance del barco.

Otros efectos negativos de la escora son, por un lado, la variación del ángulo de incidencia de la vela causada por la inclinación del mástil y, por otro lado, el cambio en la forma de la bolsa en la vela, influyendo en la potencia que estas pueden entregar.

Fuerza Hidrodinámica

Desde el punto de vista de la fuerza hidrodinámica, el quillote y el timón —y en general, toda la obra viva— actúan en el agua de forma similar a como lo hace la vela en el aire, pero en este caso, en lugar de ser un fluido que pasa sobre una superficie, se trata de una superficie que pasa por un fluido.

A medida que avanza un velero, su quillote y timón se mueven dentro del agua con una determinada incidencia, denominada ángulo de deriva.

Como reacción, el quillote y el timón reciben una fuerza que incide más o menos de forma perpendicular en sus superficies. Esa fuerza es la que se denomina fuerza hidrodinámica y es, de alguna forma, homóloga a la aerodinámica.

Al igual que la forma del flujo de aire sobre la vela está asociada al ángulo de incidencia entre ésta y el viento, también el régimen de flujo del agua sobre el quillote y el timón están relacionados con el ángulo de abatimiento —es el desvío del velero provocado por el empuje lateral del viento—. En ángulos pequeños, el flujo será regular y el agua circulará suavemente a lo largo del quillote y del timón, sin embargo, si el abatimiento es pronunciado, el flujo del agua a lo largo de la obra viva es perturbado produciéndose turbulencias que afectarán al control del rumbo del barco.

Descomposición de las Fuerzas

Desde el punto de vista de la física, las fuerzas vistas hasta el momento pueden ser descompuestas en dos direcciones, una en el sentido de la línea de crujía, y otra en sentido perpendicular a la anterior. La fuerza aerodinámica generada por las velas se puede descomponer en:

El punto de aplicación de la fuerza aerodinámica y sus componentes coincide en el punto que hemos denominado anteriormente como centro vélico.

La fuerza hidrodinámica, por su parte, puede descomponerse en otras dos cuya acción coincidirá en el centro de carena:

Estas cuatro fuerzas son las que dominan el comportamiento de un velero.

Así entonces, el barco avanzará con una velocidad directamente proporcional a su fuerza propulsiva menos la fuerza de resistencia, su ángulo de inclinación estará determinado por la magnitud del momento de la fuerza de escora, que se equilibra con el momento ejercido por el lastre del quillote. Y el desplazamiento lateral es compensado a su vez por la fuerza antideriva.

El velero navegará de forma equilibrada cuando las fuerzas aerodinámicas aplicadas sobre cada una de las velas se encuentren balanceadas y, a su vez, cuando la suma de esas fuerzas aerodinámicas se encuentre en equilibrio con el momento de las fuerzas hidrodinámicas aplicadas sobre la obra viva.

Desde el punto de vista práctico, el timón es el mejor elemento para “sentir” si el barco está equilibrado o no.
Por un lado, si las fuerzas aerodinámicas ejercidas por cada una de las velas no están compensadas, el Timonel notará primero que el barco tiende a orzar o derivar —según que vela sea la que más fuerza ejerce— y luego sentirá que es difícil sostener el timón para volver al rumbo.
Si, en cambio, la descompensación tiene que ver con el abatimiento, el Timonel no notará resistencia en el timón, sino más bien que tiene que gobernar a un rumbo distinto —navegar a otro rumbo— para compensar el desplazamiento lateral que está sufriendo el velero.

El tema de esta nota es un poco complejo, y necesita de tiempo y, especialmente de práctica, navegando, para comprenderlo en su amplitud.
En las próximas notas hablaremos más en detalle del trimado de la vela mayor y las de proa. Mientras tanto, si se anima, puede utilizar el siguiente ejercicio de autoevaluación de conocimientos, para chequear lo aprendido hasta el momento.

Ejercicio 02.

Las velas, sus tipos y cómo funcionan en rumbos portantes y alares.

Técnicas de trimado de cada tipo de vela.

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Fuentes

Este texto forma parte del Manual de Instrucción del Curso de Timonel de Yate de Vela y Motor de la Escuela de Náutica del Club de Veleros Piedrabuena.

ISBN 978-987-88-2752-0

Reproducido con autorización del autor.