Navegación

La imagen más antigua que sugiere el uso de velas en un barco podría estar en una pieza de cerámica de Mesopotamia , datada en el VI milenio a. C. Se cree que la imagen muestra un mástil bípode montado en el casco de una embarcación de junco; no se representa ninguna vela. ^{[ 9 ]} La representación más antigua de una vela, de Egipto, está datada alrededor del 3100 a. C. ^{[ 5 ] : figura 6} El Nilo se considera un lugar adecuado para el uso temprano de la vela para la propulsión. Esto se debe a que la corriente del río fluye de sur a norte, mientras que la dirección predominante del viento es de norte a sur. Por lo tanto, un barco de esa época podría usar la corriente para ir al norte —un viaje sin obstáculos de 750 millas— y navegar para hacer el viaje de regreso. ^{[ 5 ] : 11} También se han encontrado evidencias de los primeros marineros en otros lugares, como Kuwait, Turquía, Siria, Mina, Baréin e India, entre otros. ^{[ 10 ]}

Los pueblos austronesios utilizaron velas desde algún tiempo antes del 2000 a. C. ^{[ 11 ] : 144} Su expansión desde lo que hoy es el sur de China y Taiwán comenzó en el 3000 a. C. Su tecnología llegó a incluir canoas con balancín , catamaranes , ^{[ 12 ]} y velas de pinza de cangrejo , ^{[ 13 ]} que permitieron la expansión austronesia alrededor del 3000 al 1500 a. C. hacia las islas del sudeste asiático marítimo , y de allí a Micronesia , Melanesia insular , Polinesia y Madagascar . Dado que no hay similitud entre la tecnología de embarcaciones de China y la de los austronesios, estas características distintivas deben haberse desarrollado en o algún tiempo después del comienzo de la expansión. ^{[ 14 ]} Viajaron vastas distancias de océano abierto en canoas con balancín utilizando métodos de navegación como cartas de palos . ^{[ 15 ] [ 16 ]} La capacidad de navegación contra el viento de los barcos austronesios permitía una estrategia de navegar contra el viento en un viaje de exploración, con un regreso a favor del viento para informar de un descubrimiento o si no se encontraba tierra. Esto se adaptaba bien a los vientos predominantes a medida que las islas del Pacífico se colonizaban progresivamente. ^{[ 14 ]}

Para la época de los descubrimientos —que comenzó en el siglo XV— los barcos de aparejo cuadrado y múltiples mástiles eran la norma. Se guiaban mediante técnicas de navegación que incluían la brújula magnética y la observación del sol y las estrellas, lo que les permitía realizar viajes transoceánicos. ^{[ 17 ]}

Durante la Era de los Descubrimientos, los veleros desempeñaron un papel fundamental en las expediciones europeas alrededor de África hacia China y Japón, y a través del océano Atlántico hacia América del Norte y del Sur. Posteriormente, se aventuraron en el Ártico para explorar las rutas marítimas del norte y evaluar los recursos naturales. En los siglos XVIII y XIX, los veleros realizaron estudios hidrográficos para elaborar cartas náuticas y, en ocasiones, transportaron científicos a bordo, como en los viajes de James Cook y el segundo viaje del HMS Beagle con el naturalista Charles Darwin .

A principios del siglo XIX, las goletas y bergantines rápidos que burlaban el bloqueo —los clippers de Baltimore— evolucionaron hasta convertirse en veleros de tres mástiles, generalmente con aparejo de barco y líneas elegantes que mejoraban la velocidad, pero reducían la capacidad para carga de alto valor, como el té de China. ^{[ 18 ]} Los mástiles alcanzaban los 30 m (100 pies ) de altura y podían llegar a velocidades de 19 nudos (35 km/h) , lo que permitía travesías de hasta 861 km (465 millas náuticas ) en 24 horas. Los clippers dieron paso a embarcaciones más grandes y lentas, que se volvieron económicamente competitivas a mediados del siglo XIX. ^{[ 19 ]} Surgieron aparejos con velas solo de proa a popa ( goletas ) o una combinación de ambas ( bergantines , barcas y barquentines ). ^{[ 17 ]} Las goletas costeras de vela mayor con una tripulación de tan solo dos personas encargadas del manejo de las velas se convirtieron en una forma eficiente de transportar carga a granel, ya que solo era necesario atender las velas de proa durante las viradas y a menudo se disponía de maquinaria impulsada por vapor para izar las velas y el ancla. ^{[ 20 ]}   

Los veleros con casco de hierro representaron la evolución final de los barcos de vela al final de la Era de la Vela. Fueron construidos para transportar carga a granel a largas distancias en los siglos XIX y principios del XX. ^{[ 21 ]} Eran los barcos mercantes de vela más grandes, con tres a cinco mástiles y velas cuadradas, así como otros aparejos . Transportaban carga a granel entre continentes. Los veleros con casco de hierro se construyeron principalmente desde la década de 1870 hasta 1900, cuando los barcos de vapor comenzaron a superarlos económicamente debido a su capacidad para mantener un horario independientemente del viento. Los cascos de acero también reemplazaron a los de hierro aproximadamente en la misma época. Incluso en el siglo XX, los veleros podían mantenerse a la par en viajes transoceánicos como de Australia a Europa, ya que no requerían combustible para carbón ni agua dulce para el vapor, y eran más rápidos que los primeros barcos de vapor, que generalmente apenas podían alcanzar los 8 nudos (15 km/h) . ^{[ 22 ]} En última instancia, la independencia de los barcos de vapor del viento y su capacidad para tomar rutas más cortas, pasando por los canales de Suez y Panamá , hicieron que los barcos de vela no fueran rentables. ^{[ 23 ]} 

Hasta la adopción generalizada de barcos construidos con tablones superpuestos que dependían de una estructura interna para soportar el peso del barco y de troneras cortadas en el costado, los veleros eran simplemente vehículos para llevar combatientes al enemigo para el combate. ^{[ 24 ]} Las galeras fenicias, griegas y romanas primitivas se embestían entre sí, luego se arrojaban sobre las cubiertas de la fuerza opuesta y continuaban la lucha a mano, lo que significa que estas galeras requerían velocidad y maniobrabilidad. ^{[ 25 ]} Esta necesidad de velocidad se tradujo en barcos más largos con múltiples filas de remos a lo largo de los costados, conocidos como birremes y trirremes . ^{[ 26 ]} Por lo general, los barcos de vela durante este período eran barcos mercantes. ^{[ 27 ]}

Hacia 1500, las troneras permitieron a los veleros navegar junto a un barco enemigo y disparar una andanada de múltiples cañones. ^{[ 28 ]} Este desarrollo permitió a las flotas navales desplegarse en una línea de batalla , de modo que los buques de guerra mantenían su posición en la línea para enfrentarse al enemigo en una línea paralela o perpendicular. ^{[ 29 ]}

La navegación recreativa se puede dividir en dos categorías: la navegación diurna, en la que uno baja del barco para pasar la noche, y el crucero, en el que uno permanece a bordo.

La navegación diurna ofrece principalmente el placer de experimentar la navegación a vela. No se requiere un destino fijo. Es una oportunidad para compartir la experiencia con otros. ^{[ 33 ]} Diversas embarcaciones sin alojamiento para pernoctar, con tamaños que van desde 3,0 m (10 pies ) hasta más de 9,1 m (30 pies ) , pueden considerarse embarcaciones de navegación diurna. ^{[ 34 ]}  

Navegar en un yate de vela puede ser cerca de la costa o realizar travesías lejos de la vista de tierra e implica el uso de veleros que permiten pernoctar prolongadamente. ^{[ 35 ]} Las zonas de navegación costera incluyen áreas del Mediterráneo y el Mar Negro, el norte de Europa, Europa occidental y las islas del Atlántico Norte, África occidental y las islas del Atlántico Sur, el Caribe y regiones de América del Norte y Central. ^{[ 36 ]} Las travesías a vela se realizan en rutas a través de océanos de todo el mundo. Existen rutas circulares entre América y Europa, y entre Sudáfrica y América del Sur. Hay muchas rutas desde América, Australia, Nueva Zelanda y Asia hacia destinos insulares en el Pacífico Sur. Algunos navegantes dan la vuelta al mundo. ^{[ 37 ]}

La vela como deporte se organiza de forma jerárquica, comenzando en el nivel de los clubes náuticos y llegando hasta las federaciones nacionales e internacionales; puede incluir yates de regata , veleros ligeros u otras embarcaciones de vela pequeñas y abiertas, como barcos de hielo y veleros terrestres. Las regatas de vela se rigen por World Sailing , y la mayoría de los formatos de regata utilizan el Reglamento de Regatas a Vela . ^{[ 38 ]} Incluye diversas disciplinas, entre ellas:

• Las regatas oceánicas, que se celebran en largas distancias y en mar abierto, suelen durar varios días e incluyen circunnavegaciones mundiales , como la Vendée Globe y la Ocean Race . ^{[ 39 ]}
• Regata de flota, que presenta múltiples embarcaciones en una regata que comprende múltiples carreras o mangas. ^{[ 40 ]}
• Las carreras de match racing consisten en dos barcos que compiten entre sí, como se hace en la Copa América , luchando por cruzar primero la línea de meta. ^{[ 41 ]}
• Carreras por equipos entre dos equipos de tres embarcaciones cada uno en un formato análogo a las carreras de match racing. ^{[ 42 ]}
• La navegación a velocidad busca establecer nuevos récords para diferentes categorías de embarcaciones bajo la supervisión del Consejo Mundial de Récords de Velocidad a Vela . ^{[ 38 ] [ 43 ]}
• El windsurf tiene una variedad de disciplinas propias de ese deporte. ^{[ 44 ]}

La capacidad de una embarcación de vela para obtener potencia del viento depende del rumbo en el que se encuentre: la dirección de la navegación en relación con la dirección real del viento sobre la superficie. Los principales rumbos corresponden aproximadamente a segmentos de 45° de un círculo, comenzando con 0° directamente contra el viento. Para muchas embarcaciones de vela, el arco que abarca 45° a cada lado del viento es una zona de "no navegación", ^{[ 45 ]} donde una vela no puede movilizar potencia del viento. ^{[ 46 ]} Navegar en un rumbo lo más cercano posible al viento —aproximadamente 45°— se denomina "ceñida". A 90° de distancia del viento, una embarcación navega con "tramo". A 135° de distancia del viento, una embarcación navega con "buque". A 180° de distancia del viento (navegando en la misma dirección que el viento), una embarcación navega "a favor del viento".

En rumbos que van desde ceñida hasta viento de través, las velas actúan prácticamente como un ala, siendo la sustentación el principal motor de la embarcación. En rumbos desde viento de través hasta viento de popa, las velas actúan prácticamente como un paracaídas, siendo la resistencia el principal motor de la embarcación. Para embarcaciones con poca resistencia a la proa, como los barcos de hielo y los yates terrestres , esta transición se produce más lejos del viento que en los veleros y los barcos de vela . ^{[ 46 ]}

La dirección del viento para navegar siempre se refiere al viento real , es decir, al viento que percibe un observador inmóvil. El viento aparente , es decir, el viento que percibe un observador a bordo de una embarcación en movimiento, determina la fuerza motriz de la misma.

• 
  De ceñida : la bandera ondea hacia atrás, las velas están bien tensadas.
• 
  Al alcanzar la posición de navegación : la bandera ondea ligeramente hacia un lado mientras se ajustan las velas para alinearlas con el viento aparente.
• 
  Navegación a vela : el viento viene de detrás de la embarcación; las velas están "ala con ala" formando un ángulo recto con el viento aparente.

El viento y las corrientes son factores importantes a tener en cuenta al planificar la navegación tanto en alta mar como en aguas costeras. Predecir la disponibilidad, la fuerza y ​​la dirección del viento es fundamental para aprovechar su potencia a lo largo del rumbo deseado. Las corrientes oceánicas, las mareas y las corrientes fluviales pueden desviar una embarcación de su rumbo previsto. ^{[ 50 ]}

Si la ruta deseada se encuentra dentro de la zona de exclusión, la embarcación debe seguir una trayectoria en zigzag contra el viento para alcanzar su punto de referencia o destino. Con viento de popa, ciertas embarcaciones de alto rendimiento pueden llegar al destino más rápidamente siguiendo una trayectoria en zigzag en una serie de tramos con viento de popa.

Para sortear obstáculos o un canal, también puede ser necesario cambiar de dirección con respecto al viento, lo que implica modificar el rumbo cuando el viento sopla en el lado opuesto de la embarcación.

Cambiar de rumbo se denomina virar cuando el viento pasa por la proa de la embarcación al girar, y trasluchar (o girar ) si el viento pasa por la popa.

Contra el viento

Una embarcación de vela puede navegar en un rumbo fuera de su zona de exclusión. ^{[ 51 ]} Si el siguiente punto de referencia o destino está dentro del arco definido por la zona de exclusión desde la posición actual de la embarcación, entonces debe realizar una serie de maniobras de virada para llegar allí en una ruta en zigzag, llamada ceñida . ^{[ 52 ]} El progreso a lo largo de esa ruta se llama rumbo cumplido ; la velocidad entre los puntos de inicio y fin de la ruta se llama velocidad cumplida y se calcula por la distancia entre los dos puntos, dividida por el tiempo de viaje. ^{[ 53 ]} La línea límite al punto de referencia que permite a la embarcación de vela dejarlo a sotavento se llama línea de rumbo . ^{[ 54 ]} Mientras que algunos yates de vela con aparejo bermudiano pueden navegar tan cerca de 30° del viento, ^{[ 53 ]} la mayoría de los veleros de aparejo cuadrado del siglo XX están limitados a 60° fuera del viento. ^{[ 55 ]} Los aparejos de proa y popa están diseñados para funcionar con el viento a ambos lados, mientras que los aparejos cuadrados y las cometas están diseñados para que el viento provenga de un solo lado de la vela.

Debido a que las fuerzas laterales del viento son mayores cuando se navega de ceñida, las fuerzas de resistencia del agua alrededor de la quilla, la orza, el timón y otros elementos de la embarcación también deben ser mayores para limitar el movimiento lateral o deriva . Los barcos de hielo y los yates terrestres minimizan el movimiento lateral mediante la resistencia de sus palas o ruedas. ^{[ 56 ]}

Cambiar de rumbo virando

La virada o cambio de rumbo es una maniobra mediante la cual una embarcación de vela gira su proa hacia y a través del viento (denominado "ojo del viento" ^{[ 57 ]} ) de manera que el viento aparente cambia de un lado a otro, permitiendo avanzar en la amura opuesta. ^{[ 58 ]} El tipo de aparejo de vela determina los procedimientos y las limitaciones para lograr una maniobra de virada. Los aparejos de proa y popa permiten que sus velas cuelguen flácidas mientras viran; los aparejos cuadrados deben presentar toda el área frontal de la vela al viento, cuando cambian de lado a lado; y los windsurfistas tienen mástiles que pivotan de forma flexible y giran completamente que se voltean de un lado a otro.

• 
  Virar desde la amura de babor (abajo) a la amura de estribor (arriba)
• 
  Navegando contra el viento en viradas cortas (P1), medias (P2) y largas (P3).

A favor del viento

Una embarcación de vela solo puede navegar directamente a favor del viento a una velocidad inferior a la del viento. Sin embargo, algunas embarcaciones de vela, como los barcos de hielo , los yates de arena y algunos veleros de alto rendimiento, pueden alcanzar una mayor velocidad a favor del viento navegando en una serie de tramos amplios, intercalados con viradas. Esta técnica se exploró en embarcaciones de vela a partir de 1975 y ahora se extiende a skiffs, catamaranes y veleros con hidroalas de alto rendimiento. ^{[ 59 ]}

Navegar por un canal o a favor del viento entre obstáculos puede requerir cambios de dirección que exijan un cambio de rumbo, que se logra mediante una trasluchada.

Cambiar de rumbo mediante una virada

La trasluchada es una maniobra de navegación en la que una embarcación gira su popa más allá del ojo del viento, de modo que el viento aparente cambia de un lado a otro, permitiendo avanzar en la amura opuesta. (Cuando esto se hace al ceñir, se suele denominar virada ) . Esta maniobra se puede realizar en embarcaciones más pequeñas tirando de la caña del timón hacia uno mismo (el lado opuesto de la vela). ^{[ 58 ]} Al igual que con la virada, el tipo de aparejo de vela determina los procedimientos y las limitaciones para la trasluchada. La mayoría de las velas de proa a popa con botavaras, cangrejas o botavaras son inestables cuando el extremo libre apunta hacia el ojo del viento y deben controlarse para evitar un cambio brusco al otro lado. Las velas latinas a menudo se viran mediante virada, liberando la escota para que la vela gire alrededor del mástil (evitando la "mala virada"). Los veleros de aparejo cuadrado, al exponer toda la superficie de la vela al viento desde la popa, experimentan pocos cambios en su funcionamiento al trasluchar y, en ocasiones, optan por virar en lugar de virar de nuevo para evitar el riesgo de engancharse en los obenques. Los windsurfistas, por su parte, cuentan con mástiles flexibles que pivotan y giran completamente, inclinándose de un lado a otro.

Tanto el viento como las corrientes oceánicas son el resultado de la acción del sol sobre sus respectivos fluidos. El viento impulsa la embarcación, y el océano la guía en su rumbo, ya que las corrientes pueden alterar la trayectoria de un velero en el océano o en un río.

• Viento : A escala global, los buques que realizan viajes largos deben tener en cuenta la circulación atmosférica , que causa zonas de vientos del oeste , vientos del este , vientos alisios y zonas de alta presión con vientos suaves, a veces llamadas latitudes de los caballos , entre ellas. ^{[ 60 ]} Los marineros predicen la dirección y la fuerza del viento conociendo las áreas de alta y baja presión y los frentes meteorológicos que las acompañan. En las zonas costeras, los marineros se enfrentan a cambios diurnos en la dirección del viento: sopla desde la costa por la noche y entra en la costa durante el día. ^{[ 61 ]} Los cambios temporales de viento locales se denominan sustentaciones , cuando mejoran la capacidad de la embarcación para navegar a lo largo de su línea de rumbo en dirección al siguiente punto de referencia. Los cambios de viento desfavorables se denominan cabeceos . ^{[ 62 ] : 97}
• Corrientes – A escala global, los buques que realizan viajes largos deben tener en cuenta la circulación de las principales corrientes oceánicas . ^{[ 63 ]} Las principales corrientes oceánicas, como la Corriente del Golfo en el Océano Atlántico y la Corriente de Kuroshio en el Océano Pacífico, requieren planificación para el efecto que tendrán en la trayectoria de un buque en tránsito. Asimismo, las mareas afectan la trayectoria de un buque, especialmente en áreas con grandes rangos de marea, ^{[ 52 ]} como la Bahía de Fundy o a lo largo del sureste de Alaska , o donde la marea fluye a través de estrechos , como Deception Pass en Puget Sound . ^{[ 64 ]} Los marineros utilizan tablas de mareas y corrientes para informar su navegación. ^{[ 50 ]} Antes de la llegada de los motores, era ventajoso para los veleros entrar o salir de puerto o pasar por un estrecho con la marea. ^{[ 55 ]}

En su versión más desarrollada, las velas cuadradas se controlan mediante dos escotas, dos obenques, dos cabos de escota , dos aparejos de rizo y cuatro cabos de amarre , cada uno de los cuales puede ser controlado por un miembro de la tripulación mientras se ajusta la vela. ^{[ 65 ]} Hacia el final de la Era de la Vela, la maquinaria impulsada por vapor redujo el número de tripulantes necesarios para trimar la vela. ^{[ 66 ]}

El ajuste del ángulo de una vela de proa a popa con respecto al viento aparente se controla con una escota. En rumbos entre ceñida y popa, el objetivo suele ser crear un flujo a lo largo de la vela para maximizar la potencia mediante la sustentación. Unas cintas colocadas en la superficie de la vela, llamadas indicadores de viento , señalan si ese flujo es suave o turbulento. Un flujo suave en ambos lados indica un trimado correcto. Un foque y una vela mayor suelen estar configurados para ajustarse y crear un flujo laminar suave , que va de uno a otro en lo que se denomina el «efecto ranura». ^{[ 67 ]}

En rumbos de popa, la potencia se consigue principalmente gracias a la fuerza del viento sobre la vela, como indican los indicadores de viento caídos. Los spinnakers son velas ligeras, de gran superficie y muy curvadas, adaptadas para navegar con viento de popa. ^{[ 67 ]}

Además de usar las escotas para ajustar el ángulo con respecto al viento aparente, otras líneas controlan la forma de la vela, en particular el escota de la botavara , la driza , el contra de la botavara y el estay de popa . Estas controlan la curvatura adecuada a la velocidad del viento; cuanto más fuerte es el viento, más plana es la vela. Cuando la fuerza del viento supera la capacidad de estos ajustes para evitar que la embarcación se sobrecargue, se reduce la superficie vélica mediante el rizado , la sustitución por una vela más pequeña o por otros medios. ^{[ 68 ] [ 69 ]}

El trimado del casco tiene tres aspectos, cada uno vinculado a un eje de rotación, que controlan: ^{[ 62 ] : 131–5}

• Escora (rotación sobre el eje longitudinal , o inclinación hacia babor o estribor) 
• Fuerza de timón (rotación alrededor del eje vertical)
• Resistencia del casco (rotación alrededor del eje horizontal en la sección media del buque )

Cada una de ellas es una reacción a las fuerzas que actúan sobre las velas y se consigue mediante la distribución del peso o mediante la gestión del centro de fuerza de los elementos hidrodinámicos (quilla, orza, etc.), en comparación con el centro de fuerza de las velas.

Bandazo

Un velero se escora cuando se inclina hacia un lado como reacción a la fuerza del viento sobre las velas.

La estabilidad de forma de una embarcación de vela (derivada de la forma del casco y la posición del centro de gravedad) es el punto de partida para resistir la escora. Los catamaranes y los barcos de hielo tienen una amplia base que los hace resistentes a la escora. Otras medidas para trimar una embarcación de vela y controlar la escora incluyen: ^{[ 62 ] : 131–5}

• El lastre en la quilla contrarresta la escora cuando la embarcación se balancea.
• El desplazamiento del peso puede deberse a la tripulación en un trapecio o al lastre móvil que se desplaza a lo largo de la embarcación.
• Reducción de la vela
• Ajustar la profundidad de los perfiles hidrodinámicos subacuáticos para controlar su fuerza de resistencia lateral y su centro de resistencia.

Términos náuticos para los elementos de una embarcación: estribor (lado derecho), babor (lado izquierdo), proa (hacia adelante), popa (hacia atrás), proa (parte delantera del casco), popa (parte trasera del casco), manga (la parte más ancha). Los mástiles, que sostienen las velas, incluyen mástiles, botavaras, vergas, botavaras y botalones. Las líneas móviles que controlan las velas u otros equipos se conocen colectivamente como el aparejo de labor de una embarcación . Las líneas que izan las velas se llaman drizas, mientras que las que las sujetan se llaman amantillos . Las líneas que ajustan (triman) las velas se llaman escotas . A menudo se las denomina por el nombre de la vela que controlan (como escota mayor o escota de foque ). Los amantillos se utilizan para controlar los extremos de otros mástiles, como los tangones del spinnaker . Las líneas que se utilizan para amarrar una embarcación cuando está atracada se llaman cabos de amarre , cables de amarre o amarras de amarre . Un cabo es lo que sujeta un barco anclado a su ancla . ^{[ 72 ]} Aparte de estribor y babor, los costados del barco se definen por su relación con el viento. Los términos para describir los dos costados son barlovento y sotavento . El costado de barlovento del barco es el lado a barlovento, mientras que el costado de sotavento es el lado que está a sotavento.

Los siguientes nudos se utilizan comúnmente para manejar cuerdas y cabos en embarcaciones de vela: ^{[ 73 ] [ 74 ]}

• As de guía : forma un lazo en el extremo de una cuerda o cabo, útil para lazar un pilote.
• Enganche de cornamusa : sujeta una cuerda a una cornamusa y se utiliza con cabos de amarre.
• Nudo de ballestrinque : dos medios nudos , utilizados para atar a un poste o colgar un guardabarros .
• Nudo en forma de ocho : un nudo de tope que impide que un cabo se deslice más allá de la abertura de un accesorio.
• Enganche rodante : un enganche por fricción en una cuerda o un mástil que tira en una dirección y se desliza en la otra.
• Unir dos extremos de cuerda : sirve para unir los extremos de una cuerda al improvisar una línea más larga.
• Nudo de rizo o nudo cuadrado: se utiliza para rizar o guardar una vela atando los dos extremos de una cuerda.

Las drizas y cabos suelen enrollarse ordenadamente para su almacenamiento y reutilización. ^{[ 75 ]}

El término " velocidad " se refiere tanto a la rapidez como a la dirección. Aplicada al viento, la velocidad aparente del viento ( V _A ) es la velocidad del aire que actúa sobre el borde de ataque de la vela más adelantada o la que perciben los instrumentos o la tripulación en una embarcación en movimiento. En terminología náutica, la velocidad del viento se expresa normalmente en nudos y el ángulo del viento en grados . Todas las embarcaciones alcanzan una velocidad de avance constante ( V _B ) para una velocidad real del viento ( V _T ) y un rumbo determinados . El rumbo de la embarcación afecta a su velocidad para una velocidad real del viento dada. Las embarcaciones convencionales no pueden obtener potencia del viento en una zona de "no navegación" que se encuentra aproximadamente entre 40° y 50° alejada del viento real, según la embarcación. Del mismo modo, la velocidad directamente a favor del viento de todas las embarcaciones convencionales está limitada a la velocidad real del viento. A medida que un velero se aleja del viento, el viento aparente disminuye y la componente lateral se reduce; la velocidad de la embarcación es máxima con el viento de través. Para comportarse como un perfil aerodinámico, la vela de un velero se abre más a medida que el rumbo se aleja del viento. ^{[ 47 ]} A medida que un barco de hielo navega más lejos del viento, el viento aparente aumenta ligeramente y la velocidad del barco es máxima en el rumbo de través. Para comportarse como un perfil aerodinámico, la vela de un barco de hielo se recoge para los tres rumbos. ^{[ 46 ]}

La sustentación en una vela, que actúa como un perfil aerodinámico , se produce en una dirección perpendicular a la corriente de aire incidente (la velocidad aparente del viento para la vela de proa) y es resultado de las diferencias de presión entre las superficies de barlovento y sotavento, dependiendo del ángulo de ataque, la forma de la vela, la densidad del aire y la velocidad del viento aparente. La fuerza de sustentación resulta de que la presión promedio en la superficie de barlovento de la vela es mayor que la presión promedio en el lado de sotavento. ^{[ 76 ]} Estas diferencias de presión surgen en conjunto con el flujo de aire curvo. A medida que el aire sigue una trayectoria curva a lo largo del lado de barlovento de una vela, existe un gradiente de presión perpendicular a la dirección del flujo, con mayor presión en el exterior de la curva y menor presión en el interior. Para generar sustentación, una vela debe presentar un " ángulo de ataque " entre la línea de cuerda de la vela y la velocidad aparente del viento. El ángulo de ataque es función tanto del rumbo de la embarcación como de cómo se ajusta la vela con respecto al viento aparente. ^{[ 77 ]}

A medida que aumenta la sustentación generada por una vela, también aumenta la resistencia inducida por sustentación , que junto con la resistencia parásita constituye la resistencia total , la cual actúa en una dirección paralela a la corriente de aire incidente. Esto ocurre a medida que aumenta el ángulo de ataque con el trimado de la vela o el cambio de rumbo, y provoca que el coeficiente de sustentación aumente hasta el punto de pérdida aerodinámica junto con el coeficiente de resistencia inducida por sustentación . Al inicio de la pérdida, la sustentación disminuye bruscamente, al igual que la resistencia inducida por sustentación. Las velas con el viento aparente a sus espaldas (especialmente navegando a favor del viento) operan en una condición de pérdida. ^{[ 78 ]}

La sustentación y la resistencia son componentes de la fuerza aerodinámica total que actúa sobre la vela, las cuales son contrarrestadas por fuerzas en el agua (en el caso de un barco) o en la superficie de navegación (en el caso de un velero de hielo o una embarcación de vela terrestre). Las velas funcionan en dos modos básicos: en el modo donde predomina la sustentación , la vela se comporta de manera análoga a un ala con flujo de aire adherido a ambas superficies; en el modo donde predomina la resistencia , la vela se comporta de manera análoga a un paracaídas con flujo de aire separado, formando remolinos alrededor de la vela.

La resistencia debida a su forma se describe mediante un coeficiente prismático , C _p = volumen desplazado de la embarcación dividido por la longitud de la línea de flotación multiplicado por el área de sección transversal desplazada máxima; el valor máximo de C _p = 1,0 corresponde a un área de sección transversal desplazada constante, como la que se encuentra en una barcaza. Para los veleros modernos, es probable que los valores de 0,53 ≤ C _p ≤ 0,6 se deban a la forma cónica del casco sumergido hacia ambos extremos. La reducción del volumen interior permite crear un casco más fino con menor resistencia. Dado que una quilla u otro perfil aerodinámico subacuático produce sustentación, también produce resistencia, que aumenta a medida que la embarcación escora. El área mojada del casco afecta a la fricción total entre el agua y la superficie del casco, creando otro componente de la resistencia. ^{[ 85 ]}

Los veleros utilizan algún tipo de aleta subacuática para generar sustentación y mantener la dirección de avance de la embarcación a vela. Mientras que las velas operan con ángulos de ataque entre 10° y 90° con respecto al viento, las aletas subacuáticas operan con ángulos de ataque entre 0° y 10° con respecto al agua. Ni su ángulo de ataque ni su superficie son ajustables (excepto en el caso de las aletas móviles), y nunca se detienen intencionadamente mientras se desplazan por el agua. Inclinar la embarcación respecto a la perpendicular al agua reduce significativamente su capacidad para ceñir al viento. ^{[ 85 ]}

La velocidad de casco es la velocidad a la que la longitud de onda de la ola de proa de un buque es igual a su longitud en la línea de flotación y es proporcional a la raíz cuadrada de la longitud del buque en la línea de flotación. Aplicar más potencia no aumenta significativamente la velocidad de un buque de desplazamiento más allá de la velocidad de casco. Esto se debe a que el buque asciende por una ola de proa cada vez más pronunciada a medida que se añade potencia, sin que la ola se propague hacia adelante más rápidamente. ^{[ 85 ]}

Las embarcaciones de planeo y de hidroalas no están limitadas por la velocidad del casco, ya que se elevan fuera del agua sin generar una ola de proa al aplicar potencia. Los cascos largos y estrechos, como los de los catamaranes, superan la velocidad del casco al atravesar la ola de proa. La velocidad del casco no se aplica a las embarcaciones de vela sobre hielo o ruedas, ya que no desplazan agua. ^{[ 86 ]}