La Vendée Globe, una regata en solitario que da la vuelta al mundo sin escalas y con una sola mano que comienza en noviembre, ha acaparado la atención más allá del mundo de la vela, gracias a los valientes capitanes, que abordarán este agotador recorrido de tres meses sin ningún tipo de ayuda.
En ese tiempo, se enfrentan a condiciones meteorológicas extremas, a mares agitados —sobre todo en el Pacífico y el océano Antártico— y a los constantes peligros aparejados a la navegación en solitario. Como tal, la Vendée Globe no es solo una aventura, sino una empresa que requiere barcos robustos y de alto rendimiento, que puedan hacer frente a la presión constante de sus límites y, a veces, más allá.
Los veleros que participan en esta competición rebosan alta tecnología; por ejemplo, cuentan con sensores esenciales para monitorizar el comportamiento del barco. El experto en pruebas y mediciones, HBK, que tiene fama de fabricar sensores y sistemas de adquisición de alta gama que pueden soportar condiciones ambientales extremas, fue contactado para que lo ayudara a equipar las embarcaciones.
Durante la última regata de la Vendée Globe, HBK participó en el proyecto Advens for Cybersecurity, que consistía en desarrollar e instalar galgas extensométricas ópticas en las láminas de un barco.
Los foils son unas "alas" especiales que se montan bajo el casco el barco. Se componen de una pala (la parte más larga, normalmente recta, que entra y sale del casco), un plano estabilizador (normalmente curvo) y una punta (recta y vertical). A medida que el velero gana velocidad, el casco pasa a descansar sobre la cara inferior de los foils, con lo que se eleva. Con ello se reduce la resistencia del agua y el velero puede navegar a mayor velocidad.
Los foils solo pueden utilizarse cuando las condiciones de navegación son relativamente tranquilas y su eficacia es máxima cuando se navega de través (con viento lateral). Dependiendo de estos diferentes factores, y para optimizar aún más el rendimiento de la embarcación, también hay un mecanismo que permite que las láminas se retraigan hacia el casco.
El uso de los foils en las regatas de altura es reciente; en la Vendée Globe se utilizaron por primera vez en 2016 (no olvidemos que esta regata se celebra cada cuatro años). Su eficacia se hizo sentir rápidamente (ya que los cuatro primeros barcos que llegaron a la meta ya estaban equipados con ellos), pero la técnica mostró algunos puntos débiles. Desde entonces, los diseñadores han trabajado para mejorar tanto el rendimiento como la fiabilidad.
La Imoca Thomas Ruyant Racing fue la empresa encargada de diseñar y preparar el IMOCA Advens for Cybersecurity para la edición más reciente de la Vendée Globe, con Thomas Ruyant como patrón.
En palabras de Laurent Bourgues, su director técnico: «Las láminas se han convertido en un elemento esencial del rendimiento. No es exagerado decir que el velero se construye alrededor de los foils y no al revés".
En cuanto a las láminas, todavía estamos en una fase de aprendizaje, ya que están en constante evolución, especialmente en su forma y dimensiones. La validación de las elecciones técnicas, los datos de diseño y el comportamiento cuando se llevan al límite, se lleva a cabo en el mar», continúa Laurent.
Debido a la falta de tiempo, y también de dinero (una sola lámina cuesta aproximadamente 150 000 euros), no es posible desarrollar y probar prototipos en el laboratorio. «Por estas razones, hemos decidido instrumentar las láminas y registrar los datos de medición. Esto ayuda al patrón a garantizar que el barco no sobrepase sus límites y, posteriormente, podemos realizar un análisis para correlacionar los resultados con otros datos, como el viento, las condiciones del mar, la velocidad del barco, etc.», añade Laurent.
Conscientes de los últimos avances tecnológicos en el campo de la medición, los equipos Thomas Ruyant Racing del IMOCA de este año han elegido un medidor de tensión de fibra óptica, que es más robusto que los manómetros convencionales. Con su reputación de fiabilidad y competencia con equipos complejos, el diseñador del IMOCA volvió a ponerse en contacto con HBK para que le ayudara en el proyecto.
El departamento de ingeniería del sudoeste de Europa de HBK, dirigido por Carola Corazza, trabajó con Laurent Bourgues para definir las características de los medidores, así como el método de instalación en la lámina. «Mi departamento suele trabajar lo más cerca posible de las instalaciones del cliente. Sin embargo, en este caso, hicimos una pequeña excepción, a petición del cliente. Thomas Ruyant Racing tiene su sede en Lorient, pero la reunión tuvo lugar en Italia, porque era importante trabajar en estrecha colaboración con el diseñador de los componentes del barco, Persico Marine, que tiene su sede en Italia», explica Carola.
Se eligió una serie de FBG de medición de deformación en fibra desnuda, la FS70FBG, para realizar las mediciones de deformación y, para cada lámina, se determinaron cuatro puntos de medición. «Las conversaciones con el cliente nos permitieron entender todas sus necesidades y proponer soluciones. Por ejemplo, la posibilidad de utilizar la misma fibra óptica para obtener medidas de temperatura. Por lo tanto, acordamos personalizarlo e integrar un sensor térmico en la matriz», explica Carola.
De acuerdo con las especificaciones del cliente, todos estos puntos de medición (rejillas de Bragg) se determinan y colocan con precisión a lo largo de la fibra. La fibra se acopla a un sistema de medición óptica dinámica FS22 DI —un interrogador óptico—, que convierte las lecturas ópticas en datos digitales compatibles con los sistemas de adquisición convencionales. La distancia entre el punto de medición más lejano y el interrogador óptico es de cinco metros, una distancia relativamente corta en comparación con algunas aplicaciones que requieren fibras con una longitud de más de 30 metros.
Estas decisiones técnicas se tomaron en el primer trimestre de 2019. En ese momento, la carrera contrarreloj ya estaba en marcha para el IMOCA Thomas Ruyant Racing, que quería alinear su barco para la Transat Jacques Vabre a doble mano, que tiene previsto zarpar de El Havre a Salvador de Baia, en Brasil, el 27 de octubre. Por lo tanto, por razones prácticas y para ahorrar tiempo, las láminas se terminaron en Lorient, en lugar de en Milán, como se había planeado inicialmente. Los equipos de ingeniería de HBK tienen experiencia en toda Europa, por lo que se adaptaron fácilmente a este cambio de planes.
La responsabilidad de instalar las galgas extensométricas ópticas recayó entonces en Nicolas Visoianu, un ingeniero de campo de la oficina francesa de HBK.
Las láminas, compuestas por una pila técnica con varias capas de fibras de carbono, se han diseñado especialmente para integrarse con la fibra óptica y la parte exterior contiene una ranura. Como explica Nicolas, insertar la fibra óptica en esa ranura exige trabajar meticulosamente: «Como son relativamente pesadas y difíciles de manipular, la lámina se fijó en una posición que me permitiera trabajar en buenas condiciones. Para obtener un rendimiento óptimo, es muy importante colocar la fibra con precisión y prestar mucha atención a la unión. ¡Los errores no tienen arreglo! Afortunadamente, HBK tiene una experiencia en este campo muy superior a la de cualquier competidor. Al final, hay que poder suministrar μm/m, con la garantía de una incertidumbre aceptable. Este es un nivel de experiencia difícil de alcanzar.
El adhesivo X120 que se utiliza es otra muestra de la experiencia de HBK en este campo: es un adhesivo especialmente desarrollado para instalar este tipo de galgas extensométricas. La ranura se rellena con adhesivo hasta quedar a ras de la superficie, lo que permite añadir una capa protectora que aporta resistencia al agua salada.
Este proyecto se finalizó rápidamente, lo que permitió que el barco zarpara en septiembre de 2019, ocho semanas antes del inicio de la Transat Jacques Vabre. Tras unas cuantas pruebas, estaba preparado para la carrera. A pesar de un fallo —relacionado con las tomas de piloto automáticas— poco después de la salida, que obligó a hacer una escala de cuatro horas en Cherburgo, Advens for Cybersecurity demostró ser muy eficiente y terminó en un admirable quinto lugar. Esta remontada fue posible gracias a unas medias excelentes. En una sola jornada, el velero cubrió 521 millas en 24 horas a una velocidad media de 22,30 nudos.
Obviamente, las láminas desempeñaron un papel importante para lograr este rendimiento. Gracias a los sensores y al sistema de adquisición, el patrón pudo utilizarlos de forma óptima, sin sobrepasar los límites
- Laurent Bourgues.
Tras el éxito de esta primera carrera, fue necesaria una evaluación, por lo que los datos registrados se analizaron y correlacionaron para buscar formas de mejorar. Las medidas tomadas en las láminas son una valiosa fuente de información para mejorar el manejo de la embarcación. «El precio a pagar es el consumo: 1 A a 24 V no es nada despreciable», afirma Laurent Bourgues.
Para Nicolas Visoianu, es posible actuar sobre este consumo: «Esta cifra incluye la parte óptica, pero también toda la electrónica asociada para el procesamiento de datos. Debe tenerse en cuenta que este consumo puede no ser permanente, ya que las láminas no se pueden utilizar en todas las condiciones de viento y mar».
El director ejecutivo de Advens for Cybersecurity, Alexandre Fayeulle, añade: «La Transat Jacques Vabre ha confirmado el extraordinario potencial de Advens para la ciberseguridad. Este barco nace con grandes cualidades: se nota que está adelantado a su tiempo. Tenemos mucha esperanza y muchas expectativas para la próxima Vendée Globe».
Para entonces, todos estarán a bordo... ¡incluido HBK!
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