La competició tecnològica de la Copa Amèrica de Vela
La Copa Amèrica no és únicament una competició de vela amb rerefons històric o un esdeveniment esportiu tradicional. És, sobretot, una competició tecnològica. Dan Bernasconi, director tècnic de l'equip Emirates Team New Zealand, el vigent guanyador, explica a PierNext les novetats de la 37a edició i el procés de disseny.
Copa Amèrica de Vela: Tecnologia, innovació i molta història
La Copa Amèrica de Vela és la regata més prestigiosa del món i el trofeu esportiu més antic de quants es disputen amb continuïtat. La competició se celebra entre clubs de iots en la qual el club defensor del trofeu s'enfronta al club o clubs reptadors, en el lloc de la seva elecció.
Sota el sistema de regates eliminatòries embarcació contra embarcació, qualsevol Club Nàutic que compleixi els requisits especificats en el ‘Deed of Gift’ (el document que recull les bases de la competició) té dret a desafiar al Club Nàutic Defensor que ostenta la Copa Amèrica de Vela.
L'origen de la regata va ser en 1851, en el marc de la Gran Exposició de Londres. Membres del Club de Iots de Nova York, dels Estats Units, a bord de la goleta “Amèrica” van vèncer a catorze vaixells del Real Esquadró de Iots de Londres en un recorregut al voltant de l'Illa de Wight, al sud d'Anglaterra. Des de llavors la regata es va rebatejar “Copa Amèrica”.
Barcelona 2024, la Copa Amèrica més innovadora
La Copa Amèrica no és únicament una competició de vela. És, sobretot, una competició tecnològica entre països. La Copa Amèrica inclou totes les etapes prèvies de recerca i desenvolupament; un desenvolupament que aportarà innovacions exportables a la nàutica tradicional, permetent, en conseqüència, el seu avanç tecnològic.
L'organització imposa que la tecnologia incorporada en el desenvolupament d'un vaixell ha de ser pròpia dins de la classe d'embarcació seleccionada, que en l'edició 37 de la Copa Amèrica és l'AC75. Tant el vaixell del defensor com el del desafiador han de ser dissenyats i construïts íntegrament al país que llança el desafiament.
En l'edició de la Copa Amèrica de Vela que tindrà lloc a Barcelona en 2024, l'equip defensor serà l’Emirates Team New Zealand, que representarà al Real Esquadró de Iots de Nova Zelanda.
Els equips reptadors seran:
- INEOS Britannia, del Regne Unit (equip desafiador o Challenger of the Rècord)
- American Magic, dels Estats Units
- Luna Rossa Challenge, d'Itàlia
- Alinghi Red Bull Racing, de Suïssa
Característiques de l'AC75, els vaixells de la Copa Amèrica
En l'edició de Barcelona 2024, igual que en l'anterior, els vaixells participants pertanyen a la classe AC75. Es tracta d'una embarcació monobuc relativament gran per als estàndards tradicionals de la regata (22,9 metres d'eslora per 4,9 metres de manga) però extremadament lleugera.
La seva característica principal és que la quilla se substitueix per dues aletes mòbils (hydrofoils) en forma de T situades en els costats del vaixell. Aquestes aletes acaben en una hidroala i permeten al veler literalment volar sobre l'aigua. Així, durant la carrera, l'embarcació submergeix una de les dues hidroalas, mantenint el casc levitant sobre la mar, mentre la segona actua com a contrapès.
“És espectacular quan està en ple rendiment. Si la comparem amb l'edició anterior, crec que la competició a Barcelona no serà igual perquè ha crescut la corba d'aprenentatge. El know-how dels equips que van participar en edicions anteriors és molt major”, valora Agustín Zulueta, enginyer tècnic industrial i participant en 5 edicions de la Copa Amèrica de Vela.
El Protocol, les Regles de la Classe AC75 i la influència de la seu
Una peculiaritat que defineix a la Copa Amèrica de Vela és que l'equip guanyador, a més de rebre el trofeu, és l'encarregat, amb l'equip desafiador o Challenger of the Rècord, de definir els protocols i regles tant de la regata com de la classe AC75, per a la següent edició, anunciades al maig de 2022.
Dan Bernasconi, director tècnic de l'equip Emirates Team New Zealand, explica les principals diferències, que especifica, encara que no seran òbvies per al públic, sí que suposen una sèrie de canvis importants per als dissenyadors.
“Per a la següent edició, el vaixell haurà de ser més lleuger per a estar millor preparat per a les brises suaus. Per a això, l'objectiu és baixar l'extrem inferior del rang de velocitat del vent, que s'aconsegueix eliminant pes. Hem reduït la massa del vaixell en aproximadament una tona, de 7,8 a 6,8 i, entre altres mesures, augmentat la grandària dels foils, la distància dels quals ha passat, de punta a punta, de 4 m a 4,5 m. Això permetrà que l'embarcació enlairi amb vents més lleugers”, explica.
El fet que la 37a edició se celebri en les aigües de Barcelona, també condiciona uns certs aspectes del disseny. “Tan aviat anunciem la seu, comencem a estudiar el clima i les condicions marítimes de Barcelona a l'octubre, que és quan se celebrarà la regata. En general, el vent és més lleuger, existeixen menys possibilitats de fortes brises, encara que tampoc podem descartar-les. Per això no podem dissenyar un vaixell que navegui a menys de quinze nusos perquè hem d'estar preparats per a les circumstàncies menys habituals que puguin donar-se durant la regata”, detalla.
La importància de la simulació
Bernasconi, que va començar a treballar en la Copa Amèrica de Vela en 2005, diu que el procés de disseny ha anat sofisticant-se amb el pas dels anys amb la incorporació de tecnologies com la Intel·ligència Artificial.
Inicialment, es feien proves directament a l'aigua. Emprant un vaixell de referència que no es modificava, i un de prova en el qual sí que s'introduïen uns certs canvis. Es comparaven els resultats entre tots dos abans de modificar-los.
“Més endavant, gairebé totes les decisions sobre el rendiment del vaixell es basaven en la dinàmica de fluids computacional i en la simulació dinàmica completa, molt semblant a la d'un simulador de vol. Els tripulants navegaven en el simulador virtual, on s'introduïen les condicions del vent i la mar, i comparàvem els seus temps ”, comparteix Bernasconi.
En l'última campanya, es va fer un pas més, substituint a la tripulació real per Intel·ligència Artificial gràcies a l'associació entre Emirates Team New Zealand i McKinsey en 2019, que va resultar en un nou tripulant: un bot d'Intel·ligència Artificial (IA).
L'objectiu era testar diferents foils ‘navegant’ en el simulador de l'equip neozelandès. Aquest simulador va ser clau en la victòria reeixida per l'equip en l'edició de 2017 però existia un problema: per a afinar les seves prestacions, diversos membres havien d'utilitzar-ho simultàniament, un repte logístic per a una tripulació que entrena i participa en diverses competicions al voltant del món.
Experts de QuantumBlack, la signatura d'anàlisi de McKinsey, van utilitzar la metodologia de ‘aprenentatge per reforç profund’, la qual cosa va convertir al bot de IA en un regatista professional amb un mètode dinàmic en incloure innombrables variables com la velocitat del vent, direcció, ajustos dels catorze controls diferents de la vela i del vaixell. Així, el bot va aprendre en hores el que un ésser humà triga anys a perfeccionar.
En dues setmanes, el robot ja navegava en línia recta, amb el vent a favor i en contra. Vuit setmanes després, el bot de IA va començar a guanyar als navegants en el simulador. “És realment útil perquè accelera el procés. A diferència de la tripulació humana, la IA fa una volta perfecta cada vegada, per la qual cosa no hi ha errors que afegeixin ‘soroll’ al procés d'optimització”, explica.
El fet que la 37a edició se celebri en les aigües de Barcelona condiciona certs aspectes del disseny
Embarcacions més sostenibles impulsades per hidrogen
Una de les novetats aportades per l'equip neozelandès per a l'edició de 2024 són les embarcacions propulsades per hidrogen en els més de vint vaixells auxiliars que s'utilitzen en la regata. Aquesta embarcació, batejada ‘Chase Zero’, podrà superar els 50 nusos de velocitat (90 km/h) i en la seva construcció han col·laborat Toyota, Gurit Composites i Global Bus, entre altres.
Es tracta d'una embarcació de 10 metres d'eslora que funciona amb dues cèl·lules de combustible d'hidrogen de 80kW complementada amb bateries de liti. Podríem estar davant l'inici d'una nova època en la navegació recreativa lliure d'emissions contaminants.
“Entre els cicles de la Copa Amèrica sol haver-hi una aturada i en aquest cas, l'utilitzem per a dissenyar el ‘Chase Zero’. Quan comencem, no teníem molts coneixements sobre vaixells auxiliars o hidrogen, ha estat una gran corba d'aprenentatge perquè és una tecnologia emergent. Integrar els tancs, bateries, sistemes de refrigeració perquè fossin compatibles amb l'embarcació…És un projecte realment interessant. Han passat nou mesos des que dissenyem el primer concepte fins als primers assajos en l'aigua”, comparteix el director tècnic d’Emirates Team New Zealand.
Per a Zulueta, la incorporació d'aquests vaixells a Barcelona 2024 significarà un abans i després, no sols per a la Copa Amèrica de Vela sinó per a implementar aquest tipus de vaixells en l'operativa diària dels ports.
“La sostenibilitat la teniem lluny però ara s'ha convertit en un deure. L'equip neozelandès està fent un fantàstic treball en aquest aspecte en incloure aquest protocol en les regles de la competició. És important que a Barcelona es generin les bases perquè l'operativa diària de les regates siguin sostenibles”, valora l'enginyer.
La estratègia de disseny, fonamental
Bernasconi lidera un equip de 35 professionals que provenen de diferents branques de l'enginyeria: ciència dels materials, d'estructures compostes, mecànica, simulació, programari, electrònica, disseny hidràulic, disseny de sistemes de control...cada branca la formen tres o quatre professionals.
Una de les mesures incloses en el reglament de Barcelona 2024 és que els equips només podran construir una embarcació en comptes de les dues de l'anterior edició; una de prova i una altra de competició.
“Es necessita un any per a completar el vaixell, des del disseny del primer motlle del casc fins que el vaixell comença a navegar. Una drassana normal trigaria molt més però hem desenvolupat un procés de construcció súper optimitzat. Aquesta és una part realment important de l'estratègia, determinar en quin moment es comença a construir”, explica.
Generalment, continua, els equips opten per retardar la construcció del vaixell per a dedicar-li més temps a la Recerca i Desenvolupament i al disseny. No obstant això, tampoc aconsella demorar massa aquest procés perquè disminueix el temps d'assajos a l'aigua. “A grans trets, els equips començaran a construir el vaixell durant la primera meitat de 2023 i el provaran a l'aigua a principis de 2024 per a poder entrenar diversos mesos abans de la regata”, detalla.
La tecnologia de la Copa Amèrica aplicada al sector
Per a Bernasconi, tecnologies desenvolupades específicament per a la regata més famosa del món són extrapolables a la navegació comercial, esportiva o d'esbarjo. Cita com a exemple els estudis que busquen incorporar els foils en ferries de passatgers, solució que ja va començar a estudiar-se en la dècada de 1970 encara que, en aquella època, es controlaven passivament i no tenien la mateixa eficiència.
“Els foils són una solució molt interessant perquè minimitzen les emissions, ja que redueixen el consum de combustible, a més de millorar el confort”, afirma.
Finalment, explica que Barcelona 2024 no serà el final de la sèrie AC75, ja que el Protocol estipula que, sigui qui sigui el guanyador de la 37a Copa Amèrica de Vela, haurà de mantenir aquesta classe d'embarcació en la pròxima edició.
El motiu, explica, és no desincentivar l'entrada d'altres equips i d'un desenvolupament tecnològic que requereix d'una inversió alta. “A més, haig de dir que és una sèrie que tant als dissenyadors com a la tripulació ens encanta, així que aquesta decisió no ha causat cap discussió per part dels altres equips”, afirma.
Per a Barcelona i Catalunya, que acull un total de 800 regates a l'any, la celebració de la Copa Amèrica representa l'oportunitat de crear un llegat durador incorporant valors sostenibles extrapolables a l'àmbit marítim-portuari i ser un facilitador tecnològic per als equips que aviat s'instal·laran a la ciutat. Comença el compte enrere.