Un barco de rotor es un tipo de barco diseñado para utilizar el efecto Magnus para la propulsión . El barco es propulsado, al menos en parte, por grandes rotores verticales propulsados , a veces conocidos como velas de rotor . El ingeniero alemán Anton Flettner fue el primero en construir un barco que intentó aprovechar esta fuerza para la propulsión, y los barcos que utilizan su tipo de rotor a veces se conocen como barcos Flettner . [1]
El efecto Magnus es una fuerza que actúa sobre un cuerpo giratorio en una corriente de aire en movimiento, lo que produce una fuerza perpendicular tanto a la dirección de la corriente de aire como al eje del rotor.
Un rotor o barco Flettner está diseñado para utilizar el efecto Magnus para la propulsión. [2] El efecto Magnus es causado por un cuerpo giratorio en una corriente de aire en movimiento, o un cuerpo en movimiento que está girando (como una pelota), que tira del aire hacia un lado del objeto, utilizando la fricción de la piel, creando una diferencia en la presión del aire de un lado al otro. Esto provoca una fuerza lateral en el objeto que hace que el cuerpo giratorio se mueva hacia el lado de baja presión donde hay menos resistencia. En un barco, esta fuerza lateral es resistida por el casco, y un componente de esta fuerza se puede utilizar para impulsar el barco hacia adelante, siempre que la dirección del barco esté generalmente dentro de la zona de baja presión. Un rotor Magnus utilizado para propulsar un barco se llama vela de rotor y está montado con su eje vertical. Cuando el viento sopla desde el costado, el efecto Magnus crea un empuje hacia adelante. La forma más común de vela de rotor es el rotor Flettner . [3] [ verificación fallida ] El viento no impulsa el rotor, que gira por su propia fuente de energía.
Gracias a la distribución de las fuerzas, un barco de rotor puede navegar más cerca del viento que un barco de vela convencional. Otras ventajas incluyen la facilidad de control desde estaciones de navegación protegidas y la falta de requisitos de enrollado en condiciones meteorológicas adversas. [3]
Si el barco cambia de rumbo de modo que el viento venga del otro lado, se debe invertir la dirección de rotación; de lo contrario, el barco sería propulsado hacia atrás. [3]
Los barcos de vela, 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 el viento no sopla o el rotor está parado. En un barco de rotor híbrido, la hélice es la fuente principal de propulsión, mientras que el rotor sirve para descargarla y, por lo tanto, aumentar la economía general de combustible. [3] Se ha informado que las velas de rotor generan un ahorro de combustible del 5 al 20 %. [4]
El ingeniero alemán Anton Flettner fue el primero en construir un barco que intentó utilizar el efecto Magnus para la propulsión. [5] [6]
Con la ayuda de Albert Betz , Jakob Ackeret y Ludwig Prandtl , Flettner construyó un buque de rotor experimental; en octubre de 1924, el Germaniawerft terminó la construcción de un gran buque de dos rotores llamado Buckau . [7] El buque era una goleta reacondicionada que llevaba dos cilindros (o rotores) de aproximadamente 15 metros (50 pies) de alto y 3 metros (10 pies) de diámetro, impulsados por un sistema de propulsión eléctrica de 50 hp (37 kW) de potencia. [ cita requerida ]
El Buckau zarpó de Danzig a Escocia a través del Mar del Norte en febrero de 1925. [8] El barco podía virar (navegar contra el viento) a 20-30 grados, [7] por lo que los rotores no eran motivo de preocupación en caso de tormenta. [ cita requerida ] El barco fue rebautizado como Baden Baden en honor a la ciudad balnearia alemana y el 31 de marzo de 1926 navegó a Nueva York vía Sudamérica, llegando al puerto de Nueva York el 9 de mayo. [9]
Algunas fuentes afirman que el barco había demostrado ser ineficiente en estos viajes, que la potencia consumida al hacer girar tambores de 15 metros de altura era desproporcionada al efecto propulsor en comparación con las hélices convencionales. [10]
Esta visión contrasta con otras que afirman que "debido a su impresionante rendimiento, el Buckau se puso en servicio para transportar carga a granel a través del Atlántico Norte y el mar Báltico (Seufert y Seufert, 1983). El 31 de marzo de 1926, el Buckau , ahora rebautizado como Baden-Baden, navegó hacia Nueva York vía Sudamérica; el viaje de 6.200 millas náuticas a través del Atlántico utilizó solo 12 toneladas de fueloil, en comparación con las 45 toneladas de un barco a motor del mismo tamaño sin rotores (Nuttall y John, 2016), y llegó al puerto de Nueva York el 9 de mayo (History of Flettner Rotor, nd)". [11]
La última evaluación parece ser más precisa, ya que el resultado del experimento de Buckau condujo al desarrollo del siguiente barco rotor, el Barbara .
En 1926, el astillero AG Weser de Bremen construyó un buque más grande con tres rotores, el Barbara . [12] Demostró funcionar de manera confiable "como un carguero normal en el Mediterráneo entre 1926 y 1929. En 1928, Flettner había conseguido pedidos de seis nuevos buques de la clase Barbara. Sin embargo... hubo una crisis económica mundial que provocó una disminución de la confianza de compra de los consumidores. Además de esto, el combustible diésel marino (MDO) y la tecnología de motores relacionada necesaria para usarlo se volvieron fáciles y económicos de conseguir (Nuttall & John, 2016). Los precios del combustible en ese momento significaban que cualquier ahorro logrado con el rotor era demasiado pequeño para que las compañías navieras consideraran la inversión debido al largo período de recuperación". [11]
El interés por las velas de rotor resurgió en la década de 1980 como una forma de aumentar la eficiencia de combustible de un barco con propulsión convencional. Se estima que hasta 20.000 buques podrían beneficiarse de esta tecnología. [13]
El 2 de agosto de 2008, Enercon lanzó el buque de rotor híbrido E-Ship 1. Desde 2010, se ha utilizado para transportar los productos de turbinas de la empresa y otros equipos. [14] [15] Enercon afirma que ha logrado "ahorros operativos de combustible de hasta un 25% en comparación con buques de carga convencionales del mismo tamaño". [16]
La Universidad de Flensburg está desarrollando el catamarán Flensburg o Uni-Cat Flensburg , un catamarán propulsado por rotor . [17]
En 2007, Stephen H. Salter y John Latham propusieron la construcción de 1.500 barcos robóticos con rotores para mitigar el calentamiento global . Los barcos rociarían agua de mar en el aire para mejorar la reflectividad de las nubes . [18] [19] Se probó un prototipo de barco con rotores en el Proyecto Discovery Earth . Los rotores estaban hechos de fibra de carbono y estaban unidos a un trimarán reacondicionado que impulsaba el barco de manera estable a través del agua a una velocidad de seis nudos. [ cita requerida ]
En 2009, Wärtsilä propuso un transbordador de cruceros que utilizaría rotores Flettner como medio para reducir el consumo de combustible. El operador de transbordadores finlandés Viking Line adoptó la idea y construyó el MS Viking Grace entre 2011 y 2012, inicialmente sin rotores. [20] En 2018 se instaló un sistema de rotores. [21]
En 2014 y 2015, Norsepower instaló velas de rotor doble en el buque RoRo M/V Estraden de la compañía naviera finlandesa Bore . [22] [23] [24] En mayo de 2018, el buque de carga Fehn Pollux construido en 1996 de Fehn Shipmanagement ( Leer ) , con sede en Alemania , fue equipado con un rotor Flettner de 18 metros de largo del tipo EcoFlettner en la parte delantera. [25]
En 2018, Norsepower instaló velas de rotor en la naviera más grande del mundo, Maersk . El Maersk Pelican , un petrolero de clase LR2, fue equipado con dos velas de rotor de Norsepower. [26] [27]
El granelero MV Afros (IMO 9746803) ha operado cuatro rotores móviles durante un año con resultados positivos. [28] [29] [30] [31]
En 2021, Norsepower instaló cinco velas de rotor inclinables en un transportador de mineral de hierro operado por Vale; el diseño inclinable tenía como objetivo permitir maniobras debajo de puentes. [4] [32]
Scandlines opera dos transbordadores híbridos con velas rotativas, el M/F Copenhague y el M/F Berlín. [33]
En octubre de 2023, Airbus anunció que había encargado seis barcos con rotores Flettner que entrarían en servicio en 2026 para transportar secciones de aviones a su línea de montaje en Estados Unidos. [34]
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