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La competición tecnológica de la Copa América de Vela

La Copa América no es únicamente una competición de vela con trasfondo histórico o un evento deportivo tradicional. Es, sobre todo, una competición tecnológica. Dan Bernasconi, director técnico del equipo Emirates Team New Zealand, el vigente ganador, explica a PierNext las novedades de la 37ª edición y el proceso de diseño.

Publicado el 23.06.2022
La característica principal de la clase AC75 son sus 'hydrofoils' que permiten que el barco 'vuele' sobre el agua. (Emirates New Zealand)

Copa América de Vela: Tecnología, innovación y mucha historia

La Copa América de Vela es la regata más prestigiosa del mundo y el trofeo deportivo más antiguo de cuantos se disputan con continuidad. La competición se celebra entre clubes de yates en la cual el club defensor del trofeo se enfrenta al club o clubes retadores, en el lugar de su elección. 

Bajo el sistema de regatas eliminatorias embarcación contra embarcación, cualquier Club Náutico que cumpla los requisitos especificados en el ‘Deed of Gift’ (el documento que recoge las bases de la competición) tiene derecho a desafiar al Club Náutico Defensor que ostenta la Copa América de Vela.

El origen de la regata fue en 1851, en el marco de la Gran Exposición de Londres. Miembros del Club de Yates de Nueva York, de los Estados Unidos, a bordo de la goleta “América” vencieron a catorce barcos del Real Escuadrón de Yates de Londres en un recorrido alrededor de la Isla de Wight, al sur de Inglaterra. Desde entonces la regata se rebautizó “Copa América”.

Barcelona 2024, la Copa América más innovadora

La Copa América no es únicamente una competición de vela. Es, ante todo, una competición tecnológica entre países. La Copa América incluye todas las etapas previas de investigación y desarrollo; un desarrollo que aportará innovaciones exportables a la náutica tradicional, permitiendo, en consecuencia, su avance tecnológico.

La organización impone que la tecnología incorporada en el desarrollo de un barco debe ser propia dentro de la clase de embarcación seleccionada, que en la edición 37 de la Copa América es la AC75. Tanto el barco del defensor como el del desafiante deben ser diseñados y construidos íntegramente en el país que lanza el desafío.

En la edición de la Copa América de Vela que tendrá lugar en Barcelona en 2024, el equipo defensor será el Emirates Team New Zealand, que representará al Real Escuadrón de Yates de Nueva Zelanda. 

Los equipos retadores serán: 

  • INEOS Britannia, de Reino Unido (equipo desafiante o Challenger of the Record)
  • American Magic, de Estados Unidos
  • Luna Rossa Challenge, de Italia
  • Alinghi Red Bull Racing, de Suiza

Características del AC75, los barcos de la Copa América

En la edición de Barcelona 2024, al igual que en la  anterior, los barcos participantes pertenecen a la clase AC75. Se trata de una embarcación monocasco relativamente grande para los estándares tradicionales de la regata (22,9 metros de eslora por 4,9 metros de manga) pero extremadamente ligera.

Su principal característica es que la quilla se sustituye por dos aletas móviles (hydrofoils) en forma de T situadas en los costados del barco. Estas aletas terminan en una hidroala y permiten al velero literalmente volar sobre el agua. Así, durante la carrera, la embarcación sumerge una de las dos hidroalas, manteniendo el casco levitando sobre el mar, mientras la segunda actúa como contrapeso.

“Es espectacular cuando está en pleno rendimiento. Si la comparamos con la edición anterior, creo que la competición en Barcelona no va a ser igual porque ha crecido la curva de aprendizaje. El know-how de los equipos que participaron en ediciones anteriores es mucho mayor”, valora Agustín Zulueta, ingeniero técnico industrial y participante en 5 ediciones de la Copa América de Vela.

El Protocolo, las Reglas de la Clase AC75 y la influencia de la sede

Una peculiaridad que define a la Copa América de Vela es que el equipo ganador, además de recibir el trofeo, es el encargado, junto al equipo desafiante o Challenger of the Record, de definir los protocolos y reglas tanto de la regata como de la clase AC75, para la siguiente edición anunciadas en mayo de 2022.

Dan Bernasconi, director técnico del equipo Emirates Team New Zealand, explica las principales diferencias, que especifica, aunque no serán obvias para el público, sí suponen una serie de cambios importantes para los diseñadores.

“Para la siguiente edición, el barco deberá ser más liviano para estar mejor preparado para las brisas suaves. Para ello, el objetivo es bajar el extremo inferior del rango de velocidad del viento, que se consigue eliminando peso. Hemos reducido la masa del barco en aproximadamente una tonelada, de 7,8 a 6,8 y, entre otras medidas, aumentado el tamaño de los foils, cuya distancia de punta a punta ha pasado de 4 m a 4,5 m. Esto permitirá que la embarcación despegue con vientos más ligeros”, explica.

El hecho de que la 37ª edición se celebre en las aguas de Barcelona, también condiciona ciertos aspectos del diseño. “Tan pronto anunciamos la sede, empezamos a estudiar el clima y las condiciones marítimas de Barcelona en octubre, que es el mes cuando se celebrará la regata. En general, el viento es más ligero, existen menos posibilidades de fuertes brisas, aunque tampoco hay que descartarlas. Por eso no podemos diseñar un barco que navegue a menos de quince nudos porque tenemos que estar preparados para las circunstancias menos habituales que puedan darse durante la regata”, detalla.

La importancia de la simulación

Bernasconi, que comenzó a trabajar en la Copa América de Vela en 2005, dice que el proceso de diseño ha ido sofisticándose con el paso de los años con la incorporación de tecnologías como la Inteligencia Artificial.

Inicialmente, se hacían pruebas directamente en el agua. Empleando un barco de referencia que no se modificaba, y uno de prueba en el que sí se introducían ciertos cambios. Se comparaban los resultados entre ambos antes de modificarlos. 

“Más adelante, casi todas las decisiones sobre el rendimiento del barco se basaban en la dinámica de fluidos computacional y en la simulación dinámica completa, muy parecida a la de un simulador de vuelo. Los tripulantes navegaban en el simulador virtual, donde se introducían las condiciones del viento y el mar, y comparábamos sus tiempos ”, comparte Bernasconi.

En la última campaña, se dio un paso más, sustituyendo a la tripulación real por Inteligencia Artificial gracias a la asociación entre Emirates Team New Zealand y McKinsey en 2019, que resultó en un nuevo tripulante: un bot de Inteligencia Artificial (IA).

El objetivo era testar distintos foils ‘navegando’ en el simulador del equipo neozelandés. Este simulador fue clave en la victoria lograda por el equipo en la edición de 2017 pero existía un problema: para afinar sus prestaciones, varios miembros tenían que utilizarlo simultáneamente, un reto logístico para una tripulación que entrena y  participa en varias competiciones alrededor del mundo.

Expertos de QuantumBlack, la firma de análisis de McKinsey, utilizaron la metodología de ‘aprendizaje por refuerzo profundo’, lo que convirtió al bot de IA en un regatista profesional con un método dinámico al incluir innumerables variables como la velocidad del viento, dirección, ajustes de los catorce controles diferentes de la vela y del barco. Así, el bot aprendió en horas lo que un ser humano tarda años en perfeccionar.

En dos semanas, el robot ya navegaba en línea recta, con el viento a favor y en contra. Ocho semanas después, el bot de IA empezó a ganar a los navegantes en el simulador. “Es realmente útil porque acelera el proceso. A diferencia de la tripulación humana, la IA hace una vuelta perfecta cada vez, por lo que no hay errores que añadan ‘ruido’ al proceso de optimización”, explica.

El hecho de que la 37ª edición se celebre en las aguas de Barcelona condiciona ciertos aspectos del diseño

Embarcaciones más sostenibles impulsadas por hidrógeno

Una de las novedades aportadas por el equipo neozelandés para la edición de 2024 son las embarcaciones propulsadas por hidrógeno en los más de veinte buques auxiliares que se utilizan en la regata. Esta embarcación, bautizada ‘Chase Zero’, podrá superar los 50 nudos de velocidad (90 km/h) y en su construcción han colaborado Toyota, Gurit Composites y Global Bus, entre otros. 

Se trata de una embarcación de 10 metros de eslora que funciona con dos células de combustible de hidrógeno de 80kW  complementada con baterías de litio. Podríamos estar ante el inicio de una nueva época en la navegación recreativa libre de emisiones contaminantes. 

“Entre los ciclos de la Copa América suele haber un parón y en este caso, lo utilizamos para diseñar el ‘Chase Zero’. Cuando empezamos, no teníamos muchos conocimientos sobre buques auxiliares o hidrógeno, ha sido una gran curva de aprendizaje porque es una tecnología emergente. Integrar los tanques, baterías, sistemas de refrigeración para que fueran compatibles con la embarcación…Es un proyecto realmente interesante. Han pasado nueve meses desde que diseñamos el primer concepto hasta los primeros ensayos en el agua”, comparte el director técnico de Emirates Team New Zealand.

Para Zulueta, la incorporación de estos barcos en Barcelona 2024 significará un antes y después, no solo para la Copa América de Vela sino para implementar este tipo de barcos en la operativa diaria de los puertos. 

“La sostenibilidad nos tocaba de lejos pero ahora se ha convertido en un deber. El equipo neozelandés está haciendo un fantástico trabajo en este aspecto al incluir este protocolo en las reglas de la competición. Es importante que en Barcelona se generen las bases para que la operativa diaria de las regatas sean sostenibles”, valora el ingeniero.

La estrategia de diseño, fundamental 

Bernasconi lidera un equipo de 35 profesionales que provienen de distintas ramas de la ingeniería: ciencia de los materiales, de estructuras compuestas, mecánica, simulación, software, electrónica, diseño hidráulico, diseño de sistemas de control...cada rama la forman tres o cuatro profesionales.

Una de las medidas incluidas en el reglamento de Barcelona 2024 es que los equipos solo podrán construir una embarcación en vez de las dos de la anterior edición; una de prueba y otra de competición.

“Se necesita un año para completar el barco, desde el diseño del primer molde del casco hasta que el barco comienza a navegar. Un astillero normal tardaría mucho más pero hemos desarrollado un proceso de construcción súper optimizado. Esta es una parte realmente importante de la estrategia, determinar en qué momento se empieza a construir”, explica.

La incorporación del barco auxiliar Chase Zero significará un antes y después para la Copa América de Vela. (America's Cup)

Generalmente, continúa, los equipos optan por retrasar la construcción del barco para dedicarle más tiempo a la Investigación y Desarrollo y al diseño. Sin embargo, tampoco aconseja demorar demasiado ese proceso porque disminuye el tiempo de ensayos en el agua. “A grandes rasgos, los equipos empezarán a construir el barco durante la primera mitad de 2023 y lo probarán en el agua a principios de 2024 para poder entrenar varios meses antes de la regata”, detalla.

La tecnología de la Copa América aplicada al sector

Para Bernasconi, tecnologías desarrolladas específicamente para la regata más famosa del mundo son extrapolables a la navegación comercial, deportiva o de recreo. Cita como ejemplo los estudios que buscan incorporar los foils en ferries de pasajeros, algo que ya empezó a estudiarse en la década de 1970 aunque, en aquella época, se controlaban pasivamente y no tenían la misma eficiencia.

“Los foils son una solución muy interesante porque minimizan las emisiones, ya que reducen el consumo de combustible además de mejorar el confort”, afirma.

Por último, explica que Barcelona 2024 no será el final de la serie AC75, ya que el Protocolo estipula que, sea quien sea el ganador de la 37ª Copa América de Vela, deberá mantener esta clase de embarcación en la próxima edición. 

El motivo, explica, es no desincentivar la entrada de otros equipos y de un desarrollo tecnológico que requiere de una inversión alta. “Además, debo decir que es una serie que tanto a los diseñadores como a la tripulación nos encanta, así que esta decisión no ha causado ninguna discusión por parte de los otros equipos”, afirma.

Para Barcelona y Catalunya, que acoge un total de 800 regatas al año, la celebración de la Copa América representa la oportunidad de crear un legado duradero incorporando valores sostenibles extrapolables al ámbito marítimo-portuario y ser un facilitador tecnológico para los equipos que pronto se instalarán en la ciudad. Comienza la cuenta atrás.