La arquitectura de un catamarán es fundamentalmente diferente a la de un monohull. Donde el monohull tiene una quilla pesada que estabiliza el barco resistiendo el vuelco, el catamarán tiene dos cascos ligeros que generan estabilidad por la separación entre ellos. Entender cómo funciona esta arquitectura es la clave para comprender por qué los catamaranes son más rápidos y qué los hace diferentes a navegar.
El principio del doble casco
La estabilidad de un velero monohull depende del peso de su quilla: si el barco se escora, el peso de la quilla actúa como contrapeso que lo desvuelve a la posición vertical. El catamarán funciona de manera completamente diferente: no tiene quilla. Su estabilidad viene de la distancia entre los dos cascos.
Cuando el viento empuja la vela, el catamarán intenta escorar. Pero en lugar de una quilla que resiste, es el peso del casco de barlovento (el que está en el lado del viento) que actúa como contrapeso. Si ese peso no es suficiente para resistir la fuerza del viento, la tripulación se cuelga del casco de barlovento en forma de trapecio, añadiendo su peso propio al momento resistente.
En un catamarán foiling, la situación es diferente: los foils generan una sustentación vertical en ambos cascos, y el control del foil del casco de sotavento determina la altura de vuelo. Si el foil de sotavento genera demasiada sustentación, el barco vuelca; si genera poca, el barco baja del foiling.
El diseño de los cascos
Los cascos de un catamarán de regata son mucho más estrechos y ligeros que los de un monohull equivalente. Esta estrechez es deliberada: un casco estrecho tiene menos resistencia por fricción con el agua cuando navega en desplazamiento, y pesa menos, lo que facilita el foiling.
Materiales
Los cascos de regata de élite se construyen en fibra de carbono con núcleo de espuma (sandwich). Este material ofrece una rigidez estructural excepcional con un peso mínimo. El Nacra 17 olímpico tiene cascos de carbono que pesan solo unos 30 kg cada uno, incluyendo todos los refuerzos estructurales.
Los F18 de playa más económicos se construyen en fibra de vidrio, que es más pesada pero mucho más resistente a los golpes y más fácil de reparar. Para un barco que se usa en la playa y puede golpear el fondo en aguas poco profundas, la fibra de vidrio ofrece una durabilidad que el carbono no puede igualar.
Forma hidrodinámica
La sección transversal de los cascos de un catamarán de regata es típicamente en V o en U abierta, con el fondo del casco bastante plano para reducir la resistencia. El proa del casco es muy fina —casi como un cuchillo— para cortar el agua con mínima resistencia de impacto de olas.
Los cascos de algunos catamaranes tienen una asimetría deliberada entre el lado interno y el externo. El lado interno es más plano para que cuando el viento inclina el barco y un casco se sumerge más, el flujo de agua sea óptimo. Los diseñadores hablan de la “asimetría del casco de sotavento” como uno de los elementos más delicados del diseño de un catamarán de regata.
La viga de unión y el trampolín
Los dos cascos se unen mediante una o dos vigas de carbono. Estas vigas son elementos estructurales críticos: deben soportar las fuerzas de torsión enormes que se generan cuando el barco vuela sobre los foils con un casco elevado más que el otro.
En el Nacra 17, las vigas son de carbono prensado en autoclave, el mismo proceso de fabricación que se usa para las alas de los aviones de combate. La rigidez de las vigas es esencial: si las vigas flexan bajo carga, cambia el ángulo de los foils respecto al agua y el control del foiling se vuelve impredecible.
Sobre las vigas se instala la red trampolín: una malla tensada de material sintético de alta resistencia que sirve como plataforma de trabajo de la tripulación. El trampolín no es simplemente una superficie de apoyo; en los diseños modernos, actúa también como elemento aerodinámico que reduce la resistencia al viento del espacio entre los cascos.
Los daggerboards y el sistema de orzas
Los daggerboards son las orzas retráctiles que impiden la deriva lateral. En un catamarán convencional como el F18, los daggerboards son tablas planas de perfil simétrico que se insertan verticalmente en la caja del daggerboard ubicada en cada casco.
En el Nacra 17 foiling, los daggerboards llevan los C-foils: la aleta en C que genera sustentación vertical. El daggerboard ya no es solo una orza antiabatimiento; es el sistema que permite al barco volar. Esto hace que el diseño del daggerboard sea uno de los elementos más sofisticados del barco: debe funcionar como orza convencional cuando el barco va lento (sin generar sustentación excesiva que lo desestabilice) y como foil cuando la velocidad es suficiente para volar.
Los daggerboards del Nacra 17 pueden inclinarse lateralmente dentro de sus cajas, lo que permite ajustar el ángulo del foil para controlar la sustentación. Esta inclinación es la herramienta principal de control del ride height durante el foiling.
Los timones
Cada casco lleva un timón, y los dos timones están conectados entre sí por una barra de compensación para que ambos giren simultáneamente cuando el patrón mueve el volante o la caña del timón.
En el Nacra 17 foiling, los timones llevan también aletas en T en su parte inferior: los T-foils del timón que controlan el cabeceo del barco durante el foiling. Si el barco tiende a “caer de proa” (que la proa baje), el T-foil del timón puede ajustarse para generar más sustentación en popa y mantener el barco nivelado. Esta gestión del cabeceo es una de las habilidades más importantes del patrón de Nacra 17.