Tecnología de Paddleboard Inflable: Aplicando la Física a la Forma de la Tabla SUP

Como un deporte relativamente joven, el stand up paddleboarding ha crecido rápidamente en la última década y la tecnología de las tablas de paddle inflables ha evolucionado junto a él. Las tablas de SUP se pueden ver en vías fluviales de todo el mundo y vienen en una variedad de formas, tamaños y construcciones. Estas diferencias no son solo superficiales; juegan un papel significativo cuando se trata de la experiencia del palista en el agua.

¿Pero cómo sabemos con certeza qué hace que una tabla sea más rápida? ¿Qué afecta realmente cómo se mueve una tabla en el agua? Hay formas de estudiar y medir el rendimiento de una tabla. Para esto, nuestro equipo de investigación y desarrollo ha aplicado una rama de la física llamada Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Con la ayuda de CFD, pudieron obtener una comprensión más científica del rendimiento de las tablas de paddle. ¡Prepárate para algo de ciencia SUP 101!

Un modelo SUP escaneado en 3D para simulación CFD

Tecnología de Tablas de Paddle Inflables: Desglosando la Ciencia

¿Qué es CFD? Es una técnica utilizada para estudiar la física del movimiento de fluidos. Utiliza números y datos para analizar y resolver problemas relacionados con el flujo de fluidos, en este caso el agua alrededor de una tabla de paddle. En pocas palabras, a medida que una tabla de paddle se mueve en el agua, su rendimiento se ve afectado por el desplazamiento mismo del agua que está causando.

Para medir este impacto, se ejecuta una simulación CFD usando un archivo de Diseño Asistido por Computadora (o CAD). Los resultados de la simulación nos muestran propiedades físicas como la velocidad y la presión que pueden usarse para evaluar el rendimiento de una tabla. Por ejemplo, al analizar la corriente de flujo, podemos ver cómo el campo de flujo alrededor de la tabla y el contorno de una tabla (o la forma de una tabla) pueden mejorarse para reducir la resistencia y el arrastre. ¡Esta técnica ha sido ampliamente utilizada en industrias como la automotriz, aeroespacial e incluso en artículos deportivos!

Corrientes alrededor de una tabla SUP en una simulación CFD

¡Qué Arrastre!

Nuestro equipo realizó una serie de simulaciones CFD en la Waterwalker 126. La imagen anterior muestra las corrientes alrededor de la tabla. Las curvas de corriente representan la velocidad local del flujo. Como puedes ver, el flujo se estanca en la proa de la tabla y luego acelera a lo largo del riel, que finalmente se separa en la popa. Esto crea arrastre en la tabla, que ocurre cuando un objeto sólido (la tabla) entra en contacto con un fluido (agua).

Hay dos tipos principales de arrastre que una tabla de paddle experimenta al moverse en el agua. Uno se llama arrastre por presión, y el otro se llama arrastre por cizalladura. Aunque ambos se deben al movimiento de la tabla en el agua, tienen causas y efectos diferentes.

Imágenes CAD mostrando alta y baja presión en la proa y popa

Arrastre por Presión

El arrastre por presión proviene de la diferencia de presión entre la proa y la popa de la tabla. Cuando remas, el agua frente a la tabla es empujada hacia adelante, y a cambio, el agua intenta empujar la tabla hacia atrás. Esta interacción crea una presión relativamente alta en la proa.

Al mismo tiempo, a medida que la tabla avanza, se crea una zona de baja presión en la popa, y el agua es atraída para llenar esa área. La diferencia entre la alta presión en la proa y la baja presión en la popa forma el arrastre por presión, y actúa para resistir el movimiento hacia adelante de la tabla. Por eso las tablas de carrera tienen proas afiladas y popas estrechas, para que la diferencia de presión sea menor entre la proa y la popa, reduciendo así el arrastre por presión.

Imagen CAD mostrando esfuerzo cortante en la parte inferior de una tabla de paddle

Arrastre por Cizalladura

El arrastre por cizalladura, que también proviene del movimiento relativo, no se basa en la diferencia de presión entre la proa y la popa. En cambio, se basa en la resistencia en la superficie de la tabla y afecta las partes de la tabla que están en contacto con el agua, es decir, los rieles y la parte inferior de la tabla.

A medida que la tabla se mueve en el agua, una capa muy delgada de fluido se adhiere a la superficie de la tabla causando esfuerzo cortante que desacelera la tabla. El arrastre inducido por este esfuerzo cortante es el arrastre por cizalladura. Por eso las tablas de carrera son más estrechas y aerodinámicas, ya que esas características ayudan a minimizar el contacto con el agua y así reducir el arrastre por cizalladura.

Gráficos que demuestran los efectos de la velocidad y el ángulo en diferentes tipos de arrastre

Cómo Otros Factores Afectan el Arrastre

Velocidad

Además del diseño de la forma del SUP, las condiciones de remado también afectan la magnitud del arrastre por presión y el arrastre por cizalladura. En nuestro estudio, investigamos el efecto de la velocidad y el ángulo de la tabla SUP. Tanto el arrastre por presión como el arrastre por cizalladura están relacionados con la velocidad de la tabla en el agua. Así que cuanto más rápido vayas, más arrastre habrá. Sin embargo, los dos tipos de arrastre se comportan de manera diferente a diferentes velocidades. El arrastre por presión comienza siendo menor, y luego aumenta más significativamente con la velocidad de la tabla en comparación con el arrastre por cizalladura, donde el efecto es más gradual.

Ángulo

El ángulo de una tabla está afectado por dónde está parado el palista en la tabla. Cuanto más atrás te coloques en tu tabla de paddle, más se levantará la proa del agua, creando un mayor ángulo de ataque. Cuanto mayor sea el ángulo de ataque, más aumenta el arrastre por presión, mientras que el arrastre por cizalladura disminuye debido a la menor superficie de contacto en el agua.

Aletas

También existen otros tipos de arrastre. El arrastre causado por las aletas es uno de ellos. Las aletas juegan un papel importante en el control de la dirección de la tabla. Y aunque pueda parecer una parte relativamente pequeña de la tabla, la aleta sí causa un arrastre notable. En nuestro estudio, encontramos que a bajas velocidades, el arrastre causado por las aletas era más significativo. A medida que la tabla iba más rápido, las aletas creaban menos arrastre. Factores como la disposición de las aletas y las formas de las aletas juegan un papel en la determinación del arrastre, por lo que existe potencial para optimizar la disposición y las formas de las aletas.

Mejores Tablas a Través de la Ciencia

¿Qué nos dicen todos estos hallazgos? En última instancia, estamos cuantificando cómo el contorno de la tabla y otros factores pueden optimizarse para reducir el arrastre. El arrastre definitivamente afecta el rendimiento de una tabla y tu disfrute en el agua al ralentizarte y hacer que trabajes más duro. Al entender exactamente qué áreas crean arrastre y en qué cantidades, podemos optimizar mejor nuestros diseños para reducir el arrastre, aumentar la estabilidad y el deslizamiento, y brindarte la mejor experiencia SUP en el agua.

Siempre estamos en el laboratorio trabajando duro para sacar el máximo provecho de nuestro equipo y aplicando los conocimientos que descubrimos de vuelta en los diseños y formas de nuestras tablas de paddle. Aunque pueda parecer que la solución es simplemente crear tablas estrechas con una proa y popa afiladas para minimizar el arrastre, la compleja interacción de factores como la estabilidad, el volumen y el uso previsto, deben ser considerados. Mantente atento a más publicaciones relacionadas con tecnología como esta en el futuro.

Cuanto más entendamos sobre dónde y cómo afecta el arrastre a un SUP en el agua, mejor seremos para ofrecer la mezcla perfecta de rendimiento y estabilidad para cualquier actividad o uso de SUP. Con la ayuda de CFD, podemos crear modelos más precisos, realizar pruebas más relevantes y llegar a conclusiones más impactantes. Con estas técnicas mejoradas como parte de nuestro proceso de investigación y desarrollo, ¡estamos emocionados de impulsar el deporte hacia adelante!

Para parafrasear al personaje de Matt Damon en "The Martian", "Ante probabilidades abrumadoras, solo nos queda una opción. Vamos a tener que hacer ciencia a lo grande."