Un buque de doble efecto es un tipo de buque rompehielos diseñado para navegar hacia adelante en aguas abiertas y con hielo fino, pero dar la vuelta y avanzar hacia atrás (hacia atrás) en condiciones de mucho hielo. De esta manera, el buque puede operar de forma independiente en condiciones severas de hielo sin la asistencia de un rompehielos, pero mantiene un mejor rendimiento en aguas abiertas que los buques rompehielos tradicionales. [1]
Los buques de doble efecto que transportan carga líquida se conocen generalmente como buques cisterna de doble efecto . A principios de la década de 1990, el Centro de Tecnología del Ártico (MARC) de Kværner Masa-Yards desarrolló el concepto para el transporte de petróleo entre el Ártico ruso y Europa y el primer buque cisterna de doble efecto, el petrolero finlandés Tempera , se entregó en 2002. [1] [2]
A principios de los años 90, los estudios realizados por Kvaerner Masa-Yards demostraron que la eficiencia de un buque en aguas abiertas es un factor tan importante como su capacidad para operar en condiciones de hielo difíciles en el transporte de petróleo desde el Ártico ruso hasta Europa. Esto se debió al hecho de que en una ruta directa el 90% del tiempo se pasaría en aguas abiertas. El transporte directo independiente con un buque capaz de navegar tanto en hielo como en aguas abiertas también resultó ser una alternativa más económica en comparación con el transbordo , es decir, el uso de diferentes buques para diferentes partes del viaje, o barcos normales que dependen de la asistencia de rompehielos. [1]
Aunque en el pasado se habían construido buques de carga rompehielos, las formas de sus cascos siempre fueron un compromiso entre el rendimiento en aguas abiertas y la capacidad de romper el hielo. Una buena proa rompehielos, diseñada para romper el hielo doblándolo bajo el peso del buque, tiene características muy deficientes en aguas abiertas y está sujeta a golpes con mal tiempo. Sin embargo, una proa bulbosa hidrodinámicamente eficiente aumenta en gran medida la resistencia al hielo, lo que la hace inadecuada para los rompehielos. [3] [4] Como resultado, la eficiencia total de los buques rompehielos es entre un 20 y un 40 % menor que la de buenos buques en aguas abiertas de tamaño similar, principalmente debido a la forma de la proa. [1]
A finales del siglo XIX, los capitanes que operaban barcos en aguas heladas descubrieron que a veces era más fácil atravesar el hielo haciendo que sus barcos se movieran hacia atrás. [3] Aunque no se sabía en ese momento, esto se debía a que las hélices orientadas hacia adelante generaban un flujo de agua lubricante que reducía la resistencia del hielo al reducir la fricción entre el casco del barco y el hielo. [5] Sin embargo, como la capacidad de gobierno de un barco se reduce en gran medida cuando se navega hacia atrás, no podía considerarse un modo operativo principal. Estos hallazgos dieron como resultado la adopción de hélices de proa en rompehielos más antiguos que operaban en los Grandes Lagos y el mar Báltico , pero en las condiciones de hielo más severas del Ártico no podían usarse porque el riesgo de que las hélices de proa se dañaran por témpanos de hielo de varios años era demasiado grande. Además, las hélices orientadas hacia adelante tienen una eficiencia de propulsión muy baja y aumentan considerablemente la resistencia del barco en aguas abiertas, lo que las hace inadecuadas para los buques mercantes. [1] [3]
Debido a las limitaciones de los sistemas de propulsión tradicionales, el concepto de buque de doble acción no se consideró seriamente hasta el desarrollo de las unidades de propulsión eléctricas en cápsulas que combinan las ventajas del sistema de propulsión diésel-eléctrico , ya ampliamente utilizado en rompehielos, con la excelente maniobrabilidad de los propulsores azimutales . [1] Inicialmente desarrollada como una cooperación entre la corporación multinacional de equipos eléctricos ABB Group y el constructor naval finlandés Masa-Yards a fines de la década de 1980, la nueva unidad de propulsión se conoció como Azipod (un acrónimo de "propulsor azimutal" y "unidad de propulsión en cápsula") que hoy es una marca registrada de ABB Group. [6]
La superioridad de la propulsión eléctrica con cápsulas en los buques rompehielos, especialmente cuando navegaban hacia atrás, quedó demostrada cuando se instaló la primera cápsula de propulsión en el buque de mantenimiento de canales Seili, propiedad de la Administración Marítima finlandesa, en 1990. Antes de la conversión, el buque no podía romper el hielo en la popa, pero después de que se reemplazaran la hélice y el timón por una unidad Azipod de 1,5 MW, podía navegar hacia atrás en hielo nivelado de hasta 0,6 metros (2 pies) de espesor. El buque también podía gobernarse fácilmente cuando navegaba hacia atrás en el hielo. Cuando los petroleros Uikku y Lunni se convirtieron a la propulsión Azipod en 1993 y 1994, respectivamente, el resultado fue un aumento similar en la maniobrabilidad y la capacidad de rompehielos. Aunque los buques se diseñaron originalmente con la capacidad de romper hielo en mente, después de la conversión, la resistencia al hielo en hielo nivelado cuando navegaban hacia atrás era del 40% de la que se producía cuando se rompía el hielo hacia adelante, a pesar de que los buques estaban equipados con un rompehielos en la proa y no estaban diseñados para romper hielo hacia atrás. [1] [3]
Las pruebas de modelos realizadas por el MARC en 1994 demostraron que un buque de doble efecto equipado con una unidad de propulsión Azipod podía atravesar crestas de hielo en movimiento continuo en lugar de embestir como los rompehielos convencionales. También requería menos potencia para navegar en hielo nivelado que los diseños tradicionales, lo que se traducía en una reducción del 40-50% de la resistencia al hielo debido al efecto lubricante del flujo de agua inducido por la hélice, un diseño de popa más abierto y la posibilidad de que las hélices molieran (trituraran) el hielo. [3] También se descubrió que la capacidad de rompehielos de un rompehielos equipado con Azipod que operaba a popa en hielo nivelado era superior a la de los rompehielos tradicionales, independientemente del sistema de propulsión. [1]
El primer buque rompehielos de doble acción, el rompehielos fluvial equipado con Azipod Röthelstein , fue entregado en 1995. El buque fue diseñado para romper crestas de hielo más profundas que el calado del buque cuando se mueve hacia atrás. [1] Fue seguido por los buques rompehielos de suministro de plataformas Arcticaborg y Antarcticaborg , entregados en 1998, que fueron los primeros buques en utilizar plenamente el concepto de buque de doble acción al tener la proa diseñada para operar en aguas abiertas y condiciones de hielo ligero. Los buques fueron diseñados para ser capaces de romper hielo a nivel de hasta un metro de espesor cuando se mueve hacia atrás y, con la ayuda de dos unidades Azipod, penetrar crestas de hielo que en el mar Caspio a veces llegan hasta el fondo marino . [5]
La Guardia Costera noruega opera un buque de patrulla de alta mar de doble acción KV Svalbard , construido en 2002 y equipado con dos unidades de propulsión Azipod de 5 MW. El 9 de julio de 2007, la Canadian Broadcasting Corporation informó que el Primer Ministro canadiense Stephen Harper había anunciado que Canadá construiría de seis a ocho buques de patrulla basados en el Svalbard . Sin embargo, desde el anuncio, el diseño ha progresado desde un buque de doble acción equipado con Azipod a una versión más tradicional impulsada por eje. [7] [8]
El buque rompehielos de reserva y suministro SCF Sakhalin , entregado en 2005 como FESCO Sakhalin , fue el primer rompehielos de doble efecto a gran escala. El buque, de 99 metros (325 pies), propulsado por dos unidades de propulsión Azipod de 6,5 MW, está diseñado para romper hielo plano de hasta 1,5 metros (5 pies) de espesor y crestas de hielo de 20 metros (66 pies) con una capa consolidada de 4 metros (13 pies). [9] Desde entonces, le han seguido seis buques basados en la misma forma de casco y construidos en el mismo astillero para las operaciones en alta mar en el Mar de Ojotsk : los buques de suministro de plataformas Vitus Bering en 2012, Aleksey Chirikov en 2013 y Gennadiy Nevelskoy en 2017, y los buques de reserva Stepan Makarov, Fedor Ushakov y Mikhail Lazarev en 2017. El propietario de estos buques, Sovcomflot , también opera tres buques de suministro de plataformas rompehielos de diseño ligeramente diferente que son capaces de romper el hielo en dirección de popa. Los buques construidos en 2006, SCF Endeavour , SCF Enterprise y SCF Endurance , están propulsados por dos propulsores Z-drive de 7 MW y son capaces de romper hielo del primer año de hasta 1,5 metros (5 pies) de espesor, así como crestas de varios años con un espesor de 4 metros (13 pies). [10]
El rompehielos multipropósito y barco de salvamento USCGC Mackinaw , de 3.500 toneladas, de la Guardia Costera de los Estados Unidos , entregado en 2005, también incorpora algunas de las características típicas de los rompehielos de doble acción, como propulsión en cápsula y capacidad de romper el hielo desde popa. [11]
El rompehielos diésel-eléctrico de 25 MW encargado por Rosmorport a Baltic Shipyard bajo el nombre de proyecto LK-25, Viktor Chernomyrdin , será capaz de avanzar de forma continua tanto hacia delante como hacia atrás en un campo de hielo compacto de hasta 2 metros (6,6 pies) de espesor con una capa de nieve de 20 centímetros (7,9 pulgadas) a 2 nudos (3,7 km/h; 2,3 mph). El sistema de propulsión híbrido del nuevo rompehielos es un desarrollo adicional del concepto tradicional de doble acción y constará de dos unidades ABB Azipod de 7,5 MW y un eje central fijo de 10 MW. La construcción del nuevo rompehielos polar comenzó en 2013 y se espera que entre en servicio en la Ruta del Mar del Norte en 2018. [12] [13] [14]
Gazprom Neft ha encargado al astillero Vyborg dos rompehielos de 22 MW, Aleksandr Sannikov y Andrey Vilkitskiy . Los buques, actualmente en construcción y cuya entrega está prevista para 2017, representan un desarrollo posterior del rompehielos finlandés Polaris con capacidad para romper hielo de 2 metros (7 pies) tanto en dirección de proa como de popa. [15]
El nuevo buque de investigación polar chino , actualmente en construcción, utilizará el concepto de doble acción. El buque Polar Class 3 , equipado con dos propulsores azimutales, podrá romper hielo plano con un espesor de 1,5 metros (5 pies) y una capa de nieve de 20 centímetros (8 pulgadas). [16] [17]
En 2001, Fortum encargó dos petroleros Aframax de doble efecto de 106.000 DWT a Sumitomo Heavy Industries Ltd., Japón , para sustituir a los petroleros más antiguos de la empresa que, debido a su menor clase de hielo , tenían restricciones de tráfico durante la peor parte del invierno y no podían entregar su carga hasta las refinerías de Porvoo y Naantali porque no se les proporcionaba asistencia rompehielos. Cuando esto sucedía, el petróleo tenía que ser transportado a barcos más pequeños de mayor clase de hielo en el borde del hielo, una práctica que era antieconómica y peligrosa. Los nuevos barcos están equipados con una unidad Azipod de 16 MW de tipo de tracción y tienen la clase de hielo finlandesa-sueca más alta , 1A Super. Están diseñados para ser capaces de navegar de forma independiente y romper el hielo en condiciones de hielo del Báltico con la posibilidad de operar también en el mar de Pechora . Los barcos siguen el principio de doble acción con una proa bulbosa para el rendimiento en aguas abiertas y una popa diseñada teniendo en cuenta el rendimiento rompehielos. [1] El primer petrolero de doble acción, Tempera , fue entregado en 2002 y su buque gemelo, Mastera , en 2003. [2] La capacidad rompehielos de los buques demostró ser superior a la de otros barcos: en el servicio de transporte entre Primorsk , Rusia , y las refinerías finlandesas, los petroleros no necesitaron asistencia de rompehielos e incluso actuaron como rompehielos para otros buques mercantes. [18] Los barcos pueden romper hielo a nivel de hasta 1 metro (3,3 pies) de espesor a 3 nudos (5,6 km/h; 3,5 mph) cuando operan a popa. [19]
La naviera sueca Donsötank opera cuatro pequeños petroleros de productos a los que la empresa se refiere como buques de doble acción. Prospero y Bro Sincero son petroleros de productos de 18.119 DWT construidos en 2000 y 2002, respectivamente, y equipados con un propulsor azimutal Siemens Schottel cada uno. Evinco y Excello son ligeramente más grandes, con 19.999 DWT . Evinco , construido en 2005, está equipado con una unidad Schottel y el Excello construido en 2008 con dos unidades Azipod más pequeñas. [20]
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En 2007, la compañía naviera estatal rusa Sovcomflot ordenó tres petroleros lanzadera ártica de doble acción de 70.000 DWT a Samsung Heavy Industries , Corea del Sur , para transportar petróleo desde la terminal petrolera de Varandey y dos barcos de tamaño similar de diseño ligeramente diferente al Astillero del Almirantazgo en San Petersburgo , Rusia, para el campo Prirazlomnoye . El primer barco, Vasily Dinkov , fue entregado en 2007 y sus dos barcos gemelos, Kapitan Gotsky y Timofey Guzhenko en 2008 y 2009, respectivamente. [21] Kirill Lavrov , el primer petrolero de doble acción construido en un astillero ruso, fue entregado en 2009 y el último de la serie, Mikhail Ulyanov , en 2010. [22] [23] Los petroleros, equipados con dos unidades Azipod, son capaces de cargarse desde la proa y operar de forma independiente en hielo nivelado de hasta 1,2 metros de espesor. [22]
En marzo de 2010, Norilsk Nickel encargó a Nordic Yards en Wismar un petrolero de la clase Arc7, derivado de sus buques de carga árticos de doble acción . El buque de 18.500 DWT , conocido como el diseño "Nordic AT 19", tiene dimensiones, características y capacidades principales similares a las de los cinco buques portacontenedores rompehielos de la compañía. El petrolero, llamado Enisey, fue entregado a finales de septiembre de 2011. [24] [25]
El concepto de buque de doble acción ha sido seleccionado como el principal concepto de transporte para el proyecto de GNL de Yamal . [26] En julio de 2013, Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) ganó la licitación para la construcción de dieciséis buques metaneros de clase hielo Arc7 y el contrato para el primer buque, por un valor de 339.3 mil millones de wones (316,4 millones de dólares), se firmó en marzo de 2014. [27] Los buques metaneros Arctic GNL, equipados con tres unidades de propulsión ABB Azipod de 15 MW, son los buques rompehielos más grandes del mundo con una capacidad independiente para navegar en hielo nivelado de hasta 2,1 metros (6,9 pies) de espesor. [28] El primer buque, Christophe de Margerie , se botó en enero de 2016. [29]
En julio de 2014, Samsung Heavy Industries recibió un pedido de 440 millones de dólares para tres petroleros lanzadera de clase hielo Arc7 para la compañía naviera rusa Sovcomflot. En octubre de 2014 se anunció un pedido de seguimiento para la construcción de tres petroleros más de diseño similar a una compañía naviera europea anónima por el mismo precio. Los petroleros de 42.000 DWT, capaces de romper hielo con un espesor de 1,4 metros (4,6 pies) a 3,5 nudos (6,5 km/h; 4,0 mph), se utilizarán para transportar petróleo crudo desde los campos petrolíferos de Novy Port en el Golfo de Ob hasta el puerto libre de hielo de Murmansk. [30] [31] El primer buque de la serie, Shturman Albanov, fue botado a principios de 2016. [32]
La siguiente generación de buques de doble acción surgió cuando la compañía minera rusa Norilsk Nickel ordenó un prototipo de una serie de buques de carga general/contenedores árticos de 14.500 DWT destinados a reemplazar su antigua flota de buques de carga árticos tipo SA-15 que se construyeron en Finlandia en la década de 1980. A diferencia de los petroleros, el buque de clase de hielo Arc7 fue diseñado para tener una excelente capacidad rompehielos, 2 nudos en hielo nivelado con un espesor de 1,5 metros, tanto por delante como por detrás. El buque, Norilskiy Nickel , fue entregado desde el astillero Hietalahti en 2006 y se desempeñó más allá de las expectativas durante las pruebas de hielo en el Golfo de Yenisei . [18] Cuatro buques adicionales, con una opción para un quinto, fueron ordenados en 2007 a los astilleros de Aker Yards en Alemania, con entregas en la segunda mitad de 2008 ( Monchegorsk , Zapolyarny y Talnakh ) y principios de 2009 ( Nadezdha ). [33] [34] Posteriormente, Nordic Yards construyó un petrolero derivado del mismo diseño. [25]
El 22 de marzo de 2011, Gaiamare, una subsidiaria de Meriaura, encargó un buque de carga multipropósito de doble acción de 115 metros (377 pies) diseñado especialmente para proyectos exigentes como el transporte de turbinas eólicas a instalaciones en alta mar. El nuevo buque, Meri, fue construido por el astillero STX Finland Turku y entregado en junio de 2012. El buque ecológico, diseñado para funcionar con biocombustible , también puede utilizarse en la limpieza de derrames de petróleo: el buque puede equiparse con skimmers y tiene 2.700 m 3 de tanques para el petróleo recuperado. La propulsión diésel-eléctrica con dos propulsores Siemens Schottel Z-drive y dos propulsores de proa permite al buque maniobrar e incluso moverse lateralmente a bajas velocidades, lo que aumenta considerablemente la tasa de recuperación de petróleo. [35] [36]
