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a resistencia a la marcha y la cavi- tación han obligado a los proyec- tistas navales a aceptar durante mucho tiempo que los buques porta- contenedores estaban condenados a ser lentos. El transporte de grandes cantidades de carga exige natural- mente el empleo de buques muy man- gudos en relación a la eslora. Esta es la razón de que hayan sido muy pocos los ingenieros navales que se hayan ocupado de buscar la forma de aumentar la velocidad de los cargue- ros a base de crear cascos más ade- cuados o de buscar nuevos sistemas de propulsión. Gran parte del sector ha vivido presa de un aforismo muy simple: como la carga por mar no puede ir más deprisa, no es necesario que lo haga.La situación es comparable a la que tuvieron que afrontar los proyectistas aeronáuticos en los años cincuenta. Entonces se dieron cuenta de que los aviones encontraban un gran aumento de resistencia cuando se aproximaban a la velocidad del sonido. En esos momentos disminuía también la efi- cacia de las hélices. En vez de a ceptar la derrota, los especialistas en aerodi- námica trabajaron intensamente para encontrar la forma de reducir la resis- tencia y aprovechar las ventajas que proporcionaba el nuevo ámbito, desco- nocido hasta entonces. La solución —motores de reacción asociados con alas de forma nueva— fue ideal, pues tales motores funcionan perfecta- mente en el seno de la masa de aire de poca densidad existente a gran altura,
donde las hélices y los motores tradi- cionales son poco eficaces. Como con- trapartida, la ligereza del aire implica menos resistencia, incluso cuando la velocidad del avión se acerca a la del
sonido.
Son dos las ideas destacables que se encuentran en proceso de desarrollo en el ámbito de las técnicas navales actuales y que son el equivalente marino del motor de reacción: las tur- binas de gas y la propulsión a base de chorro de agua. Ambas soluciones se aplican ya en muchos transbordado- res pequeños y es lógico pensar que 4. EL OLEAJE DE PROA causa una dis- minución de la velocidad del buque, aun- que en los monocascos semiplaneantes el efecto sea menos importante. Cuando las olas típicas del Atlántico alcanzan una altura de cinco metros (línea de trazos),
la velocidad de un buque portacontene- dores baja seis nudos y tarda dos días más en llegar a su destino (línea azul). Un monocasco sutil pierde cuatro nudos y el retraso es de algo más de medio día (línea verde). En cambio un monocasco
semiplaneante pierde menos del 2 % de su velocidad, lo que representa una de- mora de sólo dos horas (línea roja).
BUQUE PORTACONTENEDORES MONOCASCO SUTIL MONOCASCO SEMIPLANEANTE V E L O C I D A D , E N N U D O S
ALTURA MEDIA DE LAS TERCERAS OLAS MAS ALTAS, EN METROS
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FUENTE: Boston Marine Consultants/M.I.T. SWAN Codes
1 2 3 4 5 6 7 8 20 30 40 10 AUMENTO DE RESISTENCIA POR EFECTO DEL OLEAJE DE PROA
CHA
FORMACION DE LA OLA DE MARCHA LA RESISTENCIA PRODUCE UN ANGULO DE ASIENTO DE 2 LA RESISTENCIA PRODUCE UN ANGULO DE ASIENTO DE 1,5 LA RESISTENCIA PRODUCE UN ANGULO DE ASIENTO DE 1 1,25 1,5 1,75 2,0
e v o l u -
cionarán hasta poder impulsar buques grandes a mucha velocidad. La General Electric y la Rolls-Royce, entre otras empresas, están investi- gando la forma de adaptar las turbi- nas de gas, usadas en aviación, a la propulsión naval y a la generación de electricidad. Comparadas con los motores diesel marinos de igual peso y volumen, las turbinas de gas moder- nas producen mucha más potencia a igualdad de consumo. Otra ventaja adicional es que las turbinas de gas no emiten más que el 4 % de óxidos de azufre y el 5 % de óxidos de nitrógeno de los producidos por un motor diesel por caballo de potencia.
El sistema de chorro de agua lo usa la industria hidroeléctrica para mover unas turbinas de tamaño descomunal. En este caso es el agua en movimiento la que impulsa el generador. En la pro- pulsión del buque a base de chorro de agua el proceso se invierte: un motor hace girar la turbina y ésta a su vez genera el chorro que impulsa al buque.
La solución es ideal para la navegación a gran velocidad, pues, al contrario de lo que sucede con las hélices, la eficacia del sistema aumenta con la velocidad. No se produce además cavitación, ni aun a gran velocidad, pues la presión existente bajo el casco empuja el agua hacia el chorro, evitando la formación de burbujas de aire, como sucede en las palas de las hélices.
La utilización de la potencia que proporcionan las nuevas técnicas no sirve de mucho cuando, aplicada por sí sola, se dedica a mejorar la propul- sión de buques de tipo tradicional. Po r esta razón hay bastantes ingenieros dedicados a investigar las posibilida- des de tres tipos de cascos alternativos, que, al igual que las alas de avión, reducen suficientemente la resisten- cia, lo que favorece el empleo del sis- tema de chorro. Unos se centran en la idea de utilizar catamaranes grandes, o multicascos, cuya relación veloci- dad/eslora está próxima a 2,5 y que han demostrado su adecuación como
transbordadores en aguas abrigadas. Estos buques son en cierto modo el equivalente náutico de las alas de avión y tienen la ventaja de que ofre- cen menos resistencia que los cascos de cualquier otro tipo, por efecto de su poca superficie y reducido peso.
Los multicascos constan de dos o más cascos de poca manga unidos por medio de una cubierta muy amplia. Esto les proporciona mucha estabili- dad, aunque existe el riesgo de que se partan por dicha cubierta, especial- mente en el océano y con mal tiempo. Por otro lado, como los cascos de estos buques son de poca manga, la flotabi- lidad es reducida, lo que obliga a hacerlos ligeros y poco robustos. Como consecuencia de todo ello no está muy claro todavía que resulten aplicables al transporte de cargas pesadas a tra- vés del océano.
El segundo método para conseguir buques rápidos consiste en desarro- llar el casco tradicional del destructor, hasta conseguir el que podríamos lla-
VORTICES NOR- MALES DE LA HELICE APARECE LA CAVIT- ACION EN LA CARA PASIVA DE LA HELI- CE LA CAVITACION REDUCE EL REN- DIMIENTO DE LA HELICE
5. LAS HELICES NORMALES no pueden propulsar un buque a más de 30 nudos de velocidad, debido a la cavitación, fenómeno consistente en que la presión en la cara de proa de las palas se reduce tanto que el agua hierve, produciendo vibraciones muy perjudiciales. Los eyectores de chorro de agua son en cambio tanto más eficaces cuan- to mayor sea la velocidad. Los usuales ( fotografía) tienen un tamaño del orden del 60
por ciento de los utilizados por los monocascos semiplaneantes. La cavitación no se presenta porque la presión existente bajo el casco empuja el agua hacia los eyectores, donde la presión se mantiene constante, evitado la formación de burbujas.
LA HELICE
ES DEL TODO INOP- ERANTE
mar monocasco sutil —slender monohull—, recuperando este anti- guo adjetivo usado en galeras. Por se r de poca manga y ligeros, los buques de este tipo ofrecen una resistencia mínima al avance. De acuerdo con mis cálculos, un monocasco sutil de 275 m de eslora puede desarrollar los 33 nudos, lo que representa una impre- sionante relación velocidad/eslora de 1,1. Pero como consecuencia de la mucha eslora y poca manga, la flota- bilidad y la estabilidad de estos buques son muy limitadas. Son muchos los especialistas que se quejan de la pro- pensión de los monocascos sutiles a dar balances y guiñadas, sobre todo cuando llevan una estiba muy alta de contenedores con mala mar.
Los monocascos sutiles resultan también muy afectados por el mal tiempo. Con mar en calma desarrollan una velocidad relativamente grande, pero pueden quedar prácticamente parados cuando hay mucho oleaje. Con olas de 9 m necesitan mucha más potencia de la que proporcionan las hélices. Pero ni la velocidad ni la pre- sión a que está sometido un mono- casco sutil justifican el uso del propul- sor de chorro de agua. Estoy convencido por ello de que el equivalente de un casco de este tipo, en términos de aero- náutica, sería el aeroplano de hélices movidas por motor de turbinas, más conocido como turbohélice. Ambos son demasiado lentos para aprovechar las ventajas del sistema motor y ambos dependen excesivamente de las condi- ciones meteorológicas, lo que consti- tuyen evidentes limitaciones a su apli- cación comercial.
La clave de la operatividad en cua- lesquiera condiciones del tercer pro- yecto de casco nuevo para cargueros —el monocasco semiplaneante, o Fa stShip— es la velocidad. Una na viera, la FastShip Atlantic, tiene previsto implantar el servicio entre Europa y Filadelfia el año 2000. Sus ingenieros llevan mucho tiempo estu- diando el comportamiento de un buque de este tipo en el mar, en colaboración con el departamento de ingeniería oceánica del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
El proyecto básico no es ninguna novedad. La FastShip Atlantic utiliza la patente de mi empresa, la Thor- nycroft, Giles & Company, que des- pués de efectuar numerosas experien- cias en canales apropiados, la ha aplicado en la construcción de varias naves pequeñas y embarcaciones de pasaje. Un monocasco semiplaneante tiene la proa de sección en V muy profunda, para que corte bien las olas, y una popa rasa y manguda, con un
perfil ligeramente cóncavo bajo el agua. Cuando el buque rebasa la rela- ción velocidad/eslora próxima a 1, esta curva hidrodinámica de la popa genera una segunda ola de marcha en aquella parte, que contribuye a levantar y reducir el calado de esa cabeza. Esta segunda ola disminuye además el seno existente entre ella y la ola de marcha de proa, así como la resisten- cia correspondiente.
El aumento de presión bajo el casco producido por la segunda ola mencio- nada contribuye a reducir la resistencia que ofrecen las olas grandes del océano. La flotación dinámica que proporciona la forma del casco hace además que el monocasco semiplaneante sea ideal para la propulsión por chorro de agua, lo que a su vez aumenta la estabilidad del buque cuando la velocidad es ele- vada, circunstancia en que los buques tradicionales tienden a cabecear, balan- cear y dar guiñadas y pantocazos. En teoría, los monocascos semiplaneantes son capaces de mantener la velocidad y la estabilidad, sin machetear, hasta relaciones de velocidad/eslora superio- res a 2. En la práctica, sin embargo, los sistemas de propulsión disponibles limitan la velocidad máxima de un monocasco semiplaneante de unos 225 m de eslora a unos 45 nudos, lo que representa una relación de velocidad/ eslora próxima a 1,5.