Una de las cosas que más sorprende a quien se acerca por primera vez a la vela es que un barco de vela puede navegar casi en contra del viento. No directamente contra él —eso es imposible— pero sí en un ángulo de apenas 40-45 grados respecto a la dirección del viento. ¿Cómo es posible? La respuesta está en la misma física que mantiene a los aviones en el aire.
El principio de Bernoulli y la diferencia de presiones
En el siglo XVIII, el matemático Daniel Bernoulli formuló el principio que lleva su nombre: en un fluido en movimiento (aire, agua), cuanto más rápido fluye, menor es la presión que ejerce. Y al revés: si el fluido va más lento, la presión es mayor.
Las alas de los aviones aprovechan este principio: tienen una forma curva (perfil alar) tal que el aire que pasa por encima recorre una distancia mayor que el que pasa por debajo. Para recorrer más distancia en el mismo tiempo, el aire de arriba tiene que ir más rápido, y por tanto ejerce menos presión. La diferencia de presión entre la parte inferior (mayor presión) y la superior (menor presión) es lo que genera la sustentación que mantiene al avión en el aire.
Las velas modernas funcionan exactamente igual, solo que en horizontal en lugar de vertical. Cuando el viento llega por el lado de la vela, la tela curvada hace que el aire que pasa por el lado exterior (de barlovento) fluya más rápido que el del interior (de sotavento). Esa diferencia de velocidad crea una diferencia de presión que “tira” de la vela hacia el exterior.
La ceñida: navegando casi contra el viento
El efecto aerodinámico es especialmente poderoso en la ceñida, cuando el barco navega casi directamente hacia el origen del viento (a unos 40-45 grados del viento real). En ese ángulo, la vela funciona exactamente como un ala de avión: el flujo de aire a ambos lados crea una fuerza de sustentación perpendicular al viento.
Esta fuerza tiene dos componentes: uno que empuja al barco hacia adelante y otro que lo empuja hacia un lado (hacia sotavento). La quilla (o la deriva, en los barcos sin quilla fija) resiste ese componente lateral con su propia sustentación hidrodinámica en el agua, dejando solo el componente de avance.
El resultado es que el barco avanza hacia barlovento, aunque nunca directamente contra el viento: siempre en ángulo. Para llegar a un punto directamente a barlovento, los veleros deben zigzaguear (hacer “bordos”), alternando el trayecto de izquierda a derecha para avanzar en la dirección deseada.
Las diferencias con el empuje directo
Cuando el viento llega desde atrás o desde un lado amplio (navegación de popa o de través), el mecanismo es diferente: el viento empuja directamente la vela, y la resistencia aerodinámica (el “drag”) es el principal motor de propulsión, no la sustentación. En este punto, el comportamiento se parece más al de un paracaídas que al de un ala de avión.
Por eso, el ángulo de máxima velocidad en la mayoría de los veleros no es con el viento exactamente de lado, sino un poco por detrás del través: es el punto donde la combinación de sustentación aerodinámica y empuje directo es óptima.
Por qué los barcos de vela pueden ir más rápido que el viento
Un efecto fascinante de la sustentación aerodinámica es que los veleros modernos —especialmente los de foiling— pueden navegar más rápido que el viento que los impulsa. Esto parece paradójico pero es perfectamente posible: al ir más rápido que el viento, el barco crea su propio “viento aparente” que llega de un ángulo diferente al viento real. Ese viento aparente alimenta las velas, que generan más sustentación, que hace al barco ir aún más rápido… en un ciclo que se retroalimenta hasta el límite de las fuerzas de resistencia.
Los catamaranes de SailGP y la Copa América aprovechan este principio para alcanzar velocidades de 50 nudos con vientos reales de apenas 15-20 nudos. La física lo permite; la ingeniería lo hace posible.