
Un buque de rotor es un tipo de barco diseñado para utilizar el efecto Magnus para la propulsión . El barco se impulsa, al menos en parte, mediante grandes rotores verticales motorizados , a veces conocidos como velas de rotor. El ingeniero alemán Anton Flettner fue el primero en construir un barco que intentaba aprovechar esta fuerza para la propulsión. «La idea funcionó, pero la fuerza de propulsión generada fue menor que la que habría generado el motor si se hubiera conectado a una hélice marina estándar». [ 1 ]
Los barcos que utilizan este tipo de rotor a veces se conocen como barcos Flettner . [ 2 ]
El efecto Magnus es una fuerza que actúa sobre un cuerpo que gira en una corriente de aire en movimiento, y que produce una fuerza perpendicular tanto a la dirección de la corriente de aire como al eje del rotor.
Principios de funcionamiento

Un rotor o barco Flettner está diseñado para utilizar el efecto Magnus para la propulsión. [ 3 ] El efecto Magnus es causado por un cuerpo giratorio en una corriente de aire en movimiento, o un cuerpo en movimiento que gira (como una pelota), que atrae el aire hacia un lado del objeto, utilizando la fricción superficial, creando una diferencia en la presión del aire de un lado al otro. Esto causa una fuerza lateral sobre el objeto que hace que el cuerpo giratorio se mueva hacia el lado de baja presión donde hay menor resistencia. En un barco, esta fuerza lateral es resistida por el casco, y un componente de esta fuerza puede usarse para propulsar el barco hacia adelante, siempre que la dirección del barco se encuentre generalmente dentro de la zona de baja presión. Un rotor Magnus utilizado para propulsar un barco se llama vela de rotor y se monta con su eje vertical. Cuando el viento sopla de lado, el efecto Magnus crea un empuje hacia adelante. La forma más común de vela de rotor es el rotor Flettner . [ 4 ] El viento no impulsa el rotor, que gira por su propia fuente de energía.
Debido a la disposición de las fuerzas, un buque con rotor puede navegar más cerca del viento que un velero convencional. Otras ventajas incluyen la facilidad de control desde puestos de navegación protegidos y la ausencia de necesidad de enrollar las velas en condiciones de mal tiempo. [ 4 ]
Si el barco cambia de rumbo de modo que el viento venga del otro lado, la dirección de rotación debe invertirse; de lo contrario, el barco sería impulsado hacia atrás. [ 4 ]
Los veleros, incluidos los de rotor, suelen tener también una pequeña hélice convencional para facilitar la maniobrabilidad y la propulsión hacia adelante a bajas velocidades y cuando no hay viento o el rotor está detenido. En un buque de rotor híbrido, la hélice es la principal fuente de propulsión, mientras que el rotor sirve para reducir su carga y, por lo tanto, aumentar la eficiencia general del combustible. [ 4 ] Se ha informado que las velas de rotor generan ahorros de combustible del 5 al 20 %. [ 5 ]
Historia


Pioneros
El ingeniero alemán Anton Flettner fue el primero en construir un barco que intentó utilizar el efecto Magnus para la propulsión. [ 6 ] [ 7 ]
Buckau
Con la ayuda de Albert Betz , Jakob Ackeret y Ludwig Prandtl , Flettner construyó un buque experimental de rotor; en octubre de 1924, el astillero Germaniawerft terminó la construcción de un gran buque de dos rotores llamado Buckau . [ 8 ] El buque era una goleta reacondicionada que llevaba dos cilindros (o rotores) de aproximadamente 15 metros (50 pies) de altura y 3 metros (10 pies) de diámetro, impulsados por un sistema de propulsión eléctrica de 50 hp (37 kW) de potencia.
El Buckau zarpó de Danzig hacia Escocia a través del Mar del Norte en febrero de 1925. [ 9 ] El barco podía virar (navegar contra el viento) a 20–30 grados, [ 8 ] y las fuerzas de escora sobre un rotor eran menores que las fuerzas sobre el aparejo desnudo convencional, por lo que los rotores no causaban preocupación en condiciones de tormenta. [ 10 ] El barco fue rebautizado como Baden Baden en honor a la ciudad balneario alemana y el 31 de marzo de 1926 zarpó hacia Nueva York vía Sudamérica, llegando al puerto de Nueva York el 9 de mayo. [ 11 ]
Algunas fuentes afirman que el barco resultó ineficiente en estos viajes, que la energía consumida al hacer girar tambores de 15 metros de altura era desproporcionada al efecto propulsor en comparación con las hélices convencionales. [ 12 ] "La idea funcionó, pero la fuerza de propulsión generada fue menor que la que habría generado el motor si se hubiera conectado a una hélice marina estándar." [ 13 ]
Esa opinión contrasta con otras que afirman que, debido a su impresionante desempeño, el Buckau fue puesto en servicio para transportar carga a granel a través del Atlántico Norte y el mar Báltico. El 31 de marzo de 1926, el Buckau , ahora rebautizado como Baden-Baden , zarpó hacia Nueva York vía Sudamérica. El viaje de 6200 millas náuticas a través del Atlántico utilizó solo 12 toneladas de fueloil, en comparación con las 45 toneladas de un buque a motor del mismo tamaño sin rotores, [ 14 ] llegando al puerto de Nueva York el 9 de mayo. [ 15 ]
Esta última valoración parece ser más precisa, ya que el resultado del experimento de Buckau dio lugar al desarrollo del siguiente buque de rotor, el Barbara .
Bárbara
En 1926, el astillero AG Weser de Bremen construyó un buque más grande con tres rotores, el Barbara [ 16 ] . [ 17 ] Demostró un rendimiento fiable "como un carguero normal en el Mediterráneo entre 1926 y 1929. Para 1928, Flettner había conseguido pedidos de seis nuevos buques de la clase Barbara. [ 18 ] Sin embargo, la crisis económica mundial provocó una disminución de la confianza de los consumidores. Además, el gasóleo marino (MDO) y la tecnología de motores necesaria para su uso se volvieron fácilmente accesibles y baratos. Los precios del combustible en ese momento significaban que cualquier ahorro logrado por el rotor era demasiado pequeño para que las compañías navieras consideraran la inversión debido al largo período de recuperación de la inversión." [ 15 ]
Embarcaciones modernas


El interés por las velas de rotor resurgió en la década de 1980 como una forma de aumentar la eficiencia del combustible de un buque de propulsión convencional. Se ha estimado que hasta 20 000 buques podrían beneficiarse de esta tecnología. [ 19 ]
Enercon botó el buque de rotor híbrido E-Ship 1 el 2 de agosto de 2008. Desde 2010, se ha utilizado para transportar los productos de turbinas y otros equipos de la empresa. [ 20 ] [ 21 ] Enercon afirma "ahorros de combustible operativos de hasta un 25 % en comparación con buques de carga convencionales del mismo tamaño". [ 22 ]
La Universidad de Flensburg está desarrollando el catamarán de Flensburg o Uni-Cat Flensburg , un catamarán impulsado por rotor . [ 23 ]
En 2007, Stephen H. Salter y John Latham propusieron la construcción de 1500 barcos de rotor robótico para mitigar el calentamiento global . Los barcos rociarían agua de mar en el aire para aumentar la reflectividad de las nubes . [ 24 ] [ 10 ] Se probó un prototipo de barco de rotor en el Proyecto Discovery Earth . Los rotores estaban hechos de fibra de carbono y estaban unidos a un trimarán reacondicionado [ 10 ] y propulsaban la embarcación de forma estable a través del agua a una velocidad de seis nudos.
En 2009, Wärtsilä propuso un crucero-ferry que utilizaría rotores Flettner para reducir el consumo de combustible. La compañía finlandesa de ferris Viking Line adoptó la idea, y el MS Viking Grace se construyó entre 2011 y 2012, inicialmente sin rotores. [ 25 ] En 2018 se instaló un sistema de rotores. [ 26 ]
En 2014 y 2015, Norsepower instaló velas de rotor doble en el buque RoRo M/V Estraden de la compañía naviera finlandesa Bore . [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] En mayo de 2018, el buque de carga Fehn Pollux, construido en 1996 y perteneciente a la empresa alemana Fehn Shipmanagement ( Leer ), fue equipado con un rotor Flettner de 18 metros de longitud del tipo EcoFlettner en la parte delantera. [ 30 ] [ 31 ]
En 2018, Norsepower instaló velas de rotor con la mayor compañía naviera del mundo, Maersk . El Maersk Pelican , un buque tanque de la clase LR2, ha sido equipado con dos velas de rotor Norsepower. [ 32 ] [ 33 ]
El buque granelero MV Afros (IMO 9746803) ha operado cuatro rotores móviles durante un año con resultados positivos. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]
En 2021, Norsepower instaló cinco velas de rotor basculantes en un buque de transporte de mineral de hierro operado por Vale; el diseño basculante tenía como objetivo permitir maniobras por debajo de los puentes. [ 5 ] [ 38 ]

En 2020, Sea-Cargo modernizó el buque ro-ro SC Connector con dos velas de rotor basculante Norsepower de 35 metros. El sistema permite abatir los rotores para pasar por debajo de los puentes. Según el operador, la instalación permite un ahorro medio de combustible de alrededor del 25 % y, en condiciones favorables, permite que el buque funcione completamente con energía eólica. [ 39 ] El SC Connector entró en servicio con el nuevo sistema a principios de 2021.
Scandlines opera dos transbordadores híbridos con vela rotatoria, el M/F Copenhagen y el M/F Berlin . [ 40 ]
En octubre de 2023, Airbus anunció que había encargado seis buques con rotores Flettner para su entrada en servicio en 2026 para transportar secciones de aeronaves a su línea de ensamblaje en Estados Unidos. [ 41 ]
Stena Line encargó el buque RoRo 'NewMax' Connecta en enero de 2026 para ser utilizado en las rutas Belfast-Heysham. [ 42 ]
Véase también
Referencias
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- ↑ https://stenaline.com/media/stories/introducing-stena-connecta/
Enlaces externos
- Artículo del Centro para el Estudio de la Tecnología
- Fotografía de Baden Baden en el puerto de Nueva York
- Bore realizará pruebas con la vela rotativa Norsepower en un buque Ro-Ro.
- Vídeo de la vela rotatoria en acción a bordo del Viking Grace.
- Contribución de potencia propulsora de una cometa y un rotor Flettner en rutas marítimas seleccionadas.
- propulsión marina
- Vehículos impulsados por el viento
- Tipos de barcos