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 tablas de paddle inflables ha evolucionado junto a él. Las tablas 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

¿Entonces 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 de agua que está causando.

Para medir este impacto, se ejecuta una simulación CFD utilizando un archivo de Diseño Asistido por Computadora (o CAD). Los resultados de la simulación nos muestran las propiedades físicas como la velocidad y la presión que pueden usarse para evaluar el rendimiento de una tabla. Por ejemplo, al analizar la línea de corriente, 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 se ha utilizado ampliamente en industrias como la automotriz, aeroespacial e incluso en artículos deportivos!

Líneas de corriente alrededor de una tabla SUP en una simulación CFD

¡Qué resistencia!

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

Hay dos tipos principales de resistencia que experimenta una tabla de paddle al moverse en el agua. Una se llama resistencia por presión y la otra se llama resistencia por cizalladura. Aunque ambas se deben al movimiento de la tabla en el agua, tienen causas y efectos diferentes.

Imágenes CAD que muestran alta y baja presión en la proa y la popa

Resistencia por presión

La resistencia 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 el área. La diferencia entre la alta presión en la proa y la baja presión en la popa forma la resistencia 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, y así reducir la resistencia por presión.

Imagen CAD que muestra el esfuerzo cortante en la parte inferior de una tabla de paddle

Resistencia por cizalladura

La resistencia 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. La resistencia inducida por este esfuerzo cortante es la resistencia por cizalladura. Por eso las tablas de carrera son más estrechas y más aerodinámicas, ya que esas características ayudan a minimizar el contacto con el agua y así reducir la resistencia por cizalladura.

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

Cómo otros factores afectan la resistencia

Velocidad

Además del diseño de la forma del SUP, las condiciones de remo también afectan la magnitud de la resistencia por presión y la resistencia por cizalladura. En nuestro estudio, investigamos el efecto de la velocidad y el ángulo de la tabla de SUP. Tanto la resistencia por presión como la resistencia por cizalladura están relacionadas con la velocidad de la tabla en el agua. Así que cuanto más rápido vayas, mayor será la resistencia. Sin embargo, los dos tipos de resistencia se comportan de manera diferente a distintas velocidades. La resistencia por presión comienza siendo menor y luego aumenta de forma más significativa con la velocidad de la tabla en comparación con la resistencia por cizalladura, donde el efecto es más gradual.

Ángulo

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

Aletas

También existen otros tipos de resistencia. La resistencia causada por las aletas es una de ellas. 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 una resistencia notable. En nuestro estudio, encontramos que a bajas velocidades, la resistencia causada por las aletas era más significativa. A medida que la tabla iba más rápido, las aletas creaban menos resistencia. Factores como la disposición y la forma de las aletas influyen en la resistencia, 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 se puede optimizar el contorno de la tabla y otros factores para reducir la resistencia. La resistencia definitivamente afecta el rendimiento de una tabla y tu disfrute en el agua al ralentizarte y hacer que trabajes más. Al entender exactamente qué áreas crean resistencia y en qué cantidades, podemos optimizar mejor nuestros diseños para reducir la resistencia, aumentar la estabilidad y el deslizamiento, y brindarte la mejor experiencia de 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 en los diseños y formas de nuestras tablas de paddle. Aunque podría parecer que la solución es simplemente crear tablas estrechas con una nariz y cola afiladas para minimizar la resistencia, la compleja interacción de factores como la estabilidad, el volumen y el uso previsto debe ser considerada. Mantente atento a más publicaciones relacionadas con tecnología como esta en el futuro.

Cuanto más entendamos exactamente dónde y cómo la resistencia afecta a un SUP en el agua, mejor podremos ofrecer la combinación 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 aplicar la ciencia a fondo."