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[ 11.03.2016 18:30 ] » FÍSICA

Deportes de vela: ¿se puede llegar al diseño ideal?

La ciencia se mete en el mundo de los deportes. La Mecánica de Fluidos puede ayudar a comprender actividades que se practican en Santa Fe como el kitesurf o el windsurf.

Agenciafe/Prensa UNL | 

Deportes de vela: ¿se puede llegar al diseño ideal?

Deportes en vela

Hay quienes aseguran que la laguna Setúbal, en Santa Fe, es uno de los mejores lugares del país para practicar deportes de viento, por eso desde hace varios años muchos de aficionados al kitesurf o al windsurf se reúnen en la costanera y ponen todas sus destrezas sobre el agua. Es que el lugar cuenta con toda una zona sin obstáculos físicos ni naturales con buena visibilidad que otorgan un margen de seguridad ante eventuales errores.

Pero para Luciano Garelli, investigador del Centro de Investigaciones de Métodos Computacionales (Cimec-CONICET-UNL), la razón del éxito de esos deportes también puede fundamentarse en la ciencia, desde lo que se conoce como Mecánica de Fluidos. “En la laguna Setúbal la intensidad y la persistencia del viento, principalmente en otoño y primavera, son muy buenas para la práctica de estos deportes. En el caso del kite, las condiciones mínimas de viento para que tenga la tracción suficiente son del orden de los 10 nudos o aproximadamente 18 km/h. En este sentido, las velas de windsurf y de kitesurf producen una determinada fuerza debido a la acción del viento. Esta fuerza se genera debido a una diferencia de presión entre la parte interna (intradós) y la parte externa (extradós), lo cual a su vez efectúa su 'inflado', otorgándole su forma final”, sostuvo.

CFD

Garelli señaló que la Mecánica de Fluidos es una rama de la Física que estudia el movimiento de los fluidos, ya sean gases o líquidos, y las fuerzas que provocan: “En esta disciplina existen ecuaciones fundamentales que la rigen, pero no hay una solución general cerrada para dicho conjunto de ecuaciones debido a su alta complejidad. Por tal motivo, muchas veces se buscan simplificaciones que faciliten la resolución del problema bajo estudio. En aquellos casos donde no es posible obtener una solución analítica, se recurre a soluciones numéricas generadas por computadora. A esta rama de la mecánica de fluidos se la denomina Dinámica de Fluido Computacional o CFD por su siglas en inglés (Computational Fluid Dynamics), una de las áreas de investigación que tiene el Cimec”.

¿Qué tiene que ver la CFD con el kite o el windurf? Mucho, porque hoy en casi todo deporte hay asociadas simulaciones numéricas, ya sea para el diseño de los diferentes elementos utilizados en las prácticas, como reducir el peso y la resistencia aerodinámica de una bicicleta, por ejemplo, o para estudios completos, como el de un catamarán de la America's Cup o un auto de Fórmula 1. “El uso de las simulaciones evita la construcción de modelos completos o a escala que deberían ser evaluados en un túnel de viento. En el caso particular de las velas o cometas de kite, existen diversos grupos de investigación que están empleando estos elementos para la generación de electricidad (Kite Power), que es una alternativa a los generadores eólicos tradicionales. Aquí también entran las simulaciones con el fin de estimar los valores de generación y aumentar la eficiencia del sistema”, continuó.

La vela ideal

Mediante el uso de CFD es posible simular diferentes geometrías y hacer la vela ideal, variando su perfil, el ángulo de ataque, la velocidad del viento incidente, la longitud o el área total. Estas simulaciones permiten a los investigadores conocer en detalle cómo fluye el aire sobre ella y determinar la magnitud y dirección de la fuerza generada. “Además, brinda información sobre los esfuerzos que debe soportar la vela, con lo cual se verifica su resistencia estructural. Efectuando diversas simulaciones es posible llegar a un diseño óptimo para una dada condición de funcionamiento”, abundó.

El Cimec

El Cimec es un Instituto de Investigación de doble dependencia CONICET-UNL, en el cual se desarrollan métodos numéricos que luego, implementados en códigos computacionales o programas, permiten resolver las ecuaciones de la mecánica de fluidos en una o varias computadoras simultáneamente. “Los programas desarrollados pueden utilizarse para la resolución de diversos problemas, como el flujo de aire alrededor de un auto o un avión, el diseño de generadores eólicos, de intercambiadores de calor (radiadores), o para tener un mejor entendimiento de los fenómenos asociados en la práctica de deportes de alto rendimiento, como reducir la resistencia al avance de un ciclista conociendo el flujo de aire a su alrededor o en el diseño de una vela de windsurf o kitesurf para aprovechar de manera óptima la energía del viento. Muchos de estos cálculos son demasiado complejos para realizar en una computadora común y por lo tanto se realizan en supercomputadoras”, ejemplificó por último Garelli.

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