Oteando desde Getxo

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El Abra, Getxo, Las Arenas

lunes, febrero 06, 2012


Buques propulsados por el viento

El aprovechamiento del viento ha sido el sistema universalmente más utilizado por la humanidad para propulsar los buques desde la más remota antigüedad y sin embargo continúa siendo un método utilizado y no sólo en embarcaciones deportivas sino también en buques mercantes. Claro que, generalmente, en estos buques el viento ya no se usa como  procedimiento único de propulsión, exceptuando, quizás, pequeños barcos en zonas subdesarrolladas, pero sí se intenta aprovecharlo como sistema auxiliar del propulsor mecánico tratando de economizar costes de combustible y/ó reducir emisiones contaminantes.

 Indico a continuación los sistemas más conocidos de propulsión por medio del viento.

1- VELAS FLEXIBLES

1.1- Velas flexibles como sistema principal de propulsión


No voy a enumerar, en absoluto, los diversos tipos de buques veleros, muy conocidos tanto en el ámbito de los buques mercantes, de guerra y deportivos, con una inmensa variedad de velas y jarciado, con distintos materiales y disposiciones, pero utilizando todos la forma convencional de obtener la propulsión por el efecto del empuje o la  sustentación aerodinámica del viento sobre las velas. Se utilizan velas cuadras ó velas de cuchillo, con distintas posibilidades de ceñir el viento y adaptarse a su dirección, distintos materiales, distintos métodos de control de su manejo y continúan siendo un elemento fundamental en la propulsión por el viento. A los interesados en la teoría de la propulsión a vela les recomiendo el completísimo estudio, con muchísimas referencias, del ingeniero naval Juan José Chico Gárate, publicado en la revista Ingeniería Naval (Ref.1). También puede consultarse el artículo del también I.Naval J. Coello en Ref.2

Buque escuela "Guayas"
Modernamente, y en función del tamaño y servicio del buque, es normal que los buques veleros tengan también una propulsión auxiliar por hélice marina accionada por motor diesel. Ejemplo típico es el de los buques escuela veleros, especialidad en la que brilló por calidad y cantidad el desaparecido  "Astilleros y Talleres Celaya, S. A. ASTACE"  situado en Erandio (Ref.3).

1.2- Velas flexibles como sistema de propulsión auxiliar

El encarecimiento del precio de los combustibles líquidos ha impulsado la utilización de la energía del viento en buques de motor, como complemento auxiliar para reducir el coste de la propulsión. Algunos de los sistemas patentados son:

Sistema "Skysails"

Es un sistema de propulsión por el viento completamente automático, basado en una cometa de tracción, capaz de tirar de buques de diverso tipo. El sistema está producido por la empresa alemana SkySails GmbH & Co. KG con sede principal en Hamburgo.


El sistema SkySails incluye como componentes principales una cometa de tracción con cable con un sistema de despegue y aterrizaje de manejo completamente automático. En vez de velas tradicionales con mástil utiliza una gran cometa para crear la propulsión, de forma similar a un parapente. Esta cometa está fabricada de fibras textiles muy resistentes y a prueba de las inclemencias atmosféricas.(Ref.4)

El SkySails, instalado en la proa del barco, puede operar en alturas entre 100 y 300 metros, donde el viento es más fuerte y constante. Las fuerzas de tracción son transmitidas al barco a través de un cable. Para el despegue la cometa es elevada desde su estiba por un mástil telescópico y al llegar a la altura mínima se despliega hasta alcanzar su expansión total. 

El efecto de la altura sobre la velocidad y energía del viento es tal que, según los creadores del sistema, un sistema SkySails de 150 m2 instalado en el brick-barca "Sea Cloud" de 109 metros de eslora, produciría la misma potancia propulsora que un velamen convencional de 3.000 m2.

2- VELAS RIGIDAS

De implantación relativamente reciente se están proyectando e instalando sistemas de propulsión con velas rígidas, que cuando están fuera de servicio se pueden plegar o abatir en sus lugares de estiba. 

2.1- Los pioneros

Uno de los primeros sistemas de velas rígidas en un buque fue el instalado en el "Shin Aitoku Maru", petrolero de 1600 TPM con motor de 1.200 Kw y dos velas, formadas por 3 partes rígidas, plegables, que abiertas quedan rígidamente unidas a sus respectivos palos, que pueden girar sobre sí mismos, automáticamente en función de la dirección delviento, mediante cilindros hidraúlicos.


 La propulsión con estas velas se complementa con una hélice de palas orientables, con un ordenador que coordina ambas propulsiones.(Ref.5)

2.2-  El sistema Aquarius MRE System de Eco Marine Power


La empresa japonesa Eco Marine Power (EMP) ha patentado este sistema, que incorpora una serie de velas rígidas repartidas por la cubierta del buque, que se orientan al viento automáticamente, por control informático, y se arrían y estiban cuando no se usan. El sistema se destina a producir una parte de la energía propulsiva total necesaria y una de sus particularidades es que las velas incorporan paneles solares para generar energía eléctrica. El sistema está aun en fase de desarrollo y han anunciado que un prototipo se probará en este año 2012.

La empresa muestra imágenes de este sistema sobre buques petroleros, pero cita también a los buques graneleros. Me cuesta visualizar este sistema en puerto, durante las operaciones de carga / descarga de un bulkcarrier con mineral, pero el futuro nos dirá su evolución.(Ref.6)

La primera referencia que he tenido de este sistema la he visto en el portal "Fieras de la Ingeniería" (Ref.7), que revisa diversos aspectos energéticos en la industria actual, entre ellos el naval.

2.3- El sistema E/S Orcelle (Enviromental/Safe Ship)


El nuevo sistema E/S Orcelle diseñado por Wallenius Wilhemsen Logistics (Ref.8) y descrito en la Revista Ingeniería Naval de enero 2012, presenta una forma de aprovechar el viento mediante velas rígidas, y además se ayuda la propulsión y maniobra mediante "pods" accionados por energía eléctrica procedente de paneles fotovoltaicos y mediante aletas accionadas por las olas. Es un proyecto previsto para convertirse en buque real en el año 2025, para transporte de 10.000 coches en una disposición de cascos penta-marán, construidos con aluminio y materiales compuestos termoplásticos, eliminándose la necesidad de tanques de lastre. Tiene una eslora de 250 metros y una velocidad máxima de 20 nudos.


En las dos figuras anteriores (de Ref.8) se aprecia la disposición de este buque de perfil y visto por debajo.


En este vídeo (Ref.9) de Wallenius Wilhemsen se visualiza la operación de este buque.

3- ROTORES AEREOS

Un sistema, menos conocido, que se inventó hacia el año 1920 es el de los rotores Flettner (de Anton Flettner, ingeniero alemán 1885-1961) que propulsa el buque por medio del viento pero de una forma indirecta, pues utiliza una energía mecánica para hacer girar los rotores. El rotor es un gran cilindro vertical que gira accionado por un motor lo que produce una circulación del aire alrededor de cada cilindro (efecto Magnus), produciéndose una depresión y un empuje, como ocurre en las alas de los aviones. En los años 1920 se hicieron pruebas con el buque "Buckau" que llegó a atravesar el Atlántico con este sistema. (Re.10). Un rotor equivale a una superficie vélica 10 veces mayor que la superficie vertical proyectada del rotor.

Más modernamente el astillero Lindenau Werft de Kiel entregó el año 2010 el buque E-Ship 1, Ro-ro de 130 metros, a su propietario Enercon GmbH. La propulsión, por el efecto Maguns, se produce por 4 cilindros rotativos de 27 m de altura y 4 m de diámetro. (Ref.11)

También el navegante francés Jacques Cousteau trabajó y planteó soluciones basadas en este principio.

4- OTRAS SOLUCIONES 

Finalmente voy a citar como sistemas de propulsión naval mediante el viento, las embarcaciones, de pequeña dimensión, propulsadas por hélices aéreas, como las de los aviones, que es también una forma indirecta de propulsión por el viento, artificial como el caso de los rotores.

Otra forma de aprovechar la energía del viento consiste en aerogeneradores instalados en la cubierta del buque, los cuales generan energía eléctrica que alimenta un motor que mueve  una hélice marina convencional.

5- CONCLUSION

Es notable el avance de la energía eólica en la propulsión naval, aunque en mucha menor medida que la energía eólica terrestre. No obstante, tengo la impresión de que los avances tecnológicos en  el aprovechamiento tanto eólico como solar de las energías renovables, irán aumentando paralelamente al ritmo que lo está haciendo la industria terrestre.

Referencias


Ref.1 Utilización económica de la energía del viento para la propulsión de barcos mercantes.  Juan José Chico Gárate. Ingeniería Naval 1971 pág. 490
Ref.2 La ecuación del movimiento del buque de vela. Joaquín Coello. Ingeniería Naval 1978 pág. 296
Ref.3 GUAYAS: Un buque escuela nacido en Erandio. http://desdegetxo.blogspot.com/2010/02/guayas-un-buque-escuela-nacido-en.html
Ref.4 Skysails http://es.wikipedia.org/wiki/SkySails
Ref.5 Evolución de la propulsión naval mecánica, pág. 256. Luis de Mazarredo. Fondo Editorial de Ingeniería Naval, Madrid 1992
Ref.6 Aquarius MRE System de Eco Marine Power  http://www.ecomarinepower.com/en/aquarius-system
Ref.7 Fieras de la Ingeniería.  http://www.fierasdelaingenieria.com/category/naval
Ref.8 Descripción del proyecto E/S Orcelle. http://www.2wglobal.com/www/pdf/Green_Flagship.pdf
Ref.9 Vídeo del proyecto E/S Orcelle.  http://www.2wglobal.com/www/pdf/Green_Flagship.pdf
Ref.10 Rotor Flettner.  http://es.wikipedia.org/wiki/Rotor_Flettner
Ref.11 Buque E-Ship 1. Wind Propulsion for Cargo Ships. Prof. Capt. Michael Vahs, Maritime Department / HS Emden-Leer

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