Rotor Flettner: Veleros sin velas

velero rotatorio E-Ship

Pueden ahorrar hasta una cuarta parte de combustible

En 1926 una goleta con casco de acero de 2.000 toneladas llamada Buckau hizo una extraordinaria travesía a través del Atlántico. Aunque el Buckau era técnicamente un velero, no tenía velas, al menos no convencionales.

En lugar de finos mástiles y ondulantes láminas blancas, el Buckau tenía dos enormes cilindros que se elevaban de su cubierta y giraban. Por un fenómeno físico llamado efecto Magnus, los polos giratorios generaban una fuerza propulsora que impulsaba la nave hacia adelante. Es la misma fuerza que usan los futbolistas para curvar un saque de esquina, los jugadores de críquet para hacer un lanzamiento y un jugador de tenis para colgar la pelota un poco más en el aire.

El ingeniero de aviación alemán Anton Flettner fue uno de los primeros en darse cuenta de que el efecto Magnus podía utilizarse para fines distintos a los deportivos. Como director del Instituto de Aerodinámica de Ámsterdam, Flettner presentó en 1922 una solicitud de patente alemana sobre un barco propulsado por cilindros circulares verticales que giraban con el viento. En 1924 compró el Buckau y, con la ayuda del famoso aerodinámico Ludwig Prandtl, entre otros, lo convirtió en el primer barco de rotor en Kiel, Alemania.

vela rotatoria

El barco tenía dos cilindros giratorios, de 10 pies de diámetro y 50 pies de alto (3 x 15 metros), impulsados por dos motores eléctricos de 15 hp con energía suministrada por un generador diésel de 45 hp. Los rotores giraban de manera que el lado que miraba hacia la parte delantera del barco giraba en la misma dirección que el viento.

La superficie de los cilindros giratorios arrastra el aire con ellos, lo que hace que el aire se mueva más rápido a través de la superficie frontal y más lento detrás, donde el giro en sentido contrario de la superficie del rotor, con respecto a la dirección del viento, crea una zona de alta presión justo detrás del rotor. La diferencia de presión entre la superficie delantera y trasera del rotor empuja al barco hacia adelante.

Buckau

Flettner informó que el efecto Magnus creó una fuerza de propulsión que es aproximadamente diez veces mayor que la fuerza contra una vela que tiene la misma sección transversal que el cilindro. Además, los rotores eran más ligeros que los mástiles y los aparejos que reemplazaban, a pesar de estar construidos con acero de grueso calibre.

El Buckau se comportó magníficamente, moviéndose casi al doble de su velocidad anterior. También podía virar al viento en un ángulo menos profundo en comparación con los veleros convencionales. En otras palabras, podría navegar más cerca en el viento y aún así derivar fuerza motriz de él, donde se detendría un velero convencional.

En febrero de 1925, después de unos sesenta viajes de prueba alrededor de Kiel, el barco se puso en servicio comercial transportando madera desde Gdansk, Polonia a Leith, Escocia a través del Mar del Norte. Manejó el tormentoso clima excepcionalmente bien porque no tenía velas.

En 1926, el barco pasó a llamarse Baden Baden en honor a la ciudad balneario alemana, y en 1926 navegó a través del Atlántico hasta Nueva York en menos de seis semanas. El Baden Baden continuó transportando madera en aguas estadounidenses durante varios años, antes de que se convirtiera a propulsión de motor y hélice convencional porque era más eficiente energéticamente. Después de todo, los combustibles fósiles eran baratos y abundantes. Finalmente se hundió en el Mar Caribe en 1931.

Barbara

Imagen: El buque de rotor "Barbara" en la ciudad de Barcelona (Cataluña) en 1926

El invento de Anton Flettner permaneció olvidado durante medio siglo, hasta que la preocupación por la contaminación ambiental debido a la quema de combustibles fósiles y el aumento del costo del combustible proporcionó a las compañías navieras un incentivo para buscar un método de propulsión más eficiente.

La mayoría de los buques de navegación marítima queman el tipo de combustible más sucio, llamado fueloil pesado o combustible bunker. Es el componente del petróleo crudo que queda después de que se han destilado y extraído todos los productos útiles, dejando un residuo similar al alquitrán. El fuelóleo pesado es barato pero cuando se quema genera sustancias químicas tóxicas.

diésel y bunker

Imagen: La diferencia entre el combustible diésel y el bunker. El diésel es transparente, mientras que el combustible bunker es espeso y negro.

Según un informe, los 15 barcos más grandes del mundo emiten más óxido de azufre que todos los coches del mundo juntos. Esto es preocupante, ya que los barcos transportan por el océano más del 90 por ciento de las mercancías del mundo. En 2019 se movieron a través del océano casi 800 millones de contenedores de transporte de tamaño estándar, y solo en el puerto chino de Shanghai pasaron más de cuarenta mil contenedores.

En 2008, Enercon, un fabricante de turbinas eólicas, botó el primer barco de rotor híbrido llamado E-Ship para transportar los productos de turbinas y otros equipos de la empresa. La propulsión principal del barco es la hélice, pero cuando las condiciones del viento son favorables, se ponen en movimiento las velas rotatorias. Esto permite que se desaceleren los motores principales, ahorrando combustible y reduciendo las emisiones. Enercon afirma que los rotores han mejorado el ahorro de combustible hasta en una cuarta parte.

E-Ship 1

En 2012 un grupo de ingenieros finlandeses fundó una empresa llamada Norsepower, que fabricaba velas de rotor de diferentes tamaños. En 2015, Norsepower instaló velas de doble rotor en el buque RoRo M/V Estraden de la naviera finlandesa Bore. En 2018, equiparon al carguero Fehn Pollux con un rotor Flettner de 18 metros de largo.

El mismo año comenzaron a probar el concepto de rotor con la compañía naviera más grande del mundo, Maersk. En la prueba, se colocaron dos velas a bordo del Maersk Pelican, un barco con un tonelaje bruto de más de 60.000. Las velas dieron como resultado un ahorro de combustible del 8,2 por ciento, o alrededor de 1.400 toneladas de CO2.

Maersk Pelican

A diferencia de los rotores totalmente de acero de Flettner, Norsepower utiliza materiales modernos como fibras de carbono y vidrio que reducen el peso en un factor de tres. Eso significa que se requiere menos electricidad para hacer girar el rotor, lo que se traduce en una propulsión más eficiente.

"Nuestras velas rotatorias más grandes pueden proporcionar un empuje hacia adelante equivalente a hasta 3 megavatios de potencia del motor principal mientras consumen menos de 90 kilovatios de electricidad", dijo Tuomas Riski, director ejecutivo de Norsepower Oy Ltd. Además, los barcos pueden equiparse fácilmente con rotores y activarse mediante un interruptor de encendido/apagado, y su rotación se controla automáticamente mediante software.

En las últimas décadas, los constructores navales están incorporando diferentes tecnologías de propulsión eólica para reducir las emisiones y mejorar la eficiencia. Un ejemplo, además de las velas rotatorias, es la vela cometa. Pero los rotores Flettner están recibiendo la adopción más temprana, dice Sofia Werner, arquitecta naval que está estudiando su desempeño.

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