El buque E-Ship 1 cuenta con cuatro rotores verticales Flettner que apoyan al sistema de propulsión principal. El buque perteneciente a la sociedad de construcciones eólicas Enercon (alemania), fue construido en el año 2007 por los astilleros Lindenau Werft de Kiel.
El buque comenzó sus operaciones en agosto de 2010 y continúa siendo utilizado en la actualidad. Se trata de un carguero de Tiene 130 metros de eslora y 22,5 de manga, con un tonelaje de 12.800
DWT. Está equipado con dos propulsores auxiliares a proa para facilitar las maniobras de atraque, y su casco de acero cuenta con
clasificación GL E3 para hielos. El puente de mando está en la proa del buque; tiene 3 cubiertas y dos gruas con
capacidades de carga de 80 a 120 toneladas. Además, tiene una rampa a
popa que le permite admitir carga rodada y posteriormente descargar mediante grúas, sistema denominado RoLo (roll-on/lift-off).
La propulsión del barco es diésel-eléctrica, el buque está equipado con nueve diésel-generadores marinos Mitsubishi, con una potencia total de 3,5 MW. La hélice propulsora es accionada por motores eléctricos Enercom. Posteriormente en el año 2013, los diesel-generadores Mitsubishi fueron sustituidos por otros de la firma Caterpillar, y la potencia ampliada hasta los 6,3 MW.
Está equipado de 4 rotores Flettner (4 cilindros rotantes) de 27 metros de altura y 4 metros de diámetro, montados en las esquinas de la cubierta. El accionamiento de estos rotores es por medio de la energía residual de los gases de escape de los motores diesel, estando la salida de gases de combusión conectadas a intercambiadores de calor; este calor se transmite a una planta de vapor, que por medio de pequeñas turbinas genera el movimiento de los rotores Flettner, por lo que no necesita gastar energía extra para accionarlos.
El fabricante declara un ahorro energético de entre 30 y 40% a una velocidad de 16 nudos, algo muy interesante en un sector donde el consumo de combustible es clave.
Principio de funcionamiento:
El Rotor Flettner es un sistema de impulsión eólica para naves, inventado a inicios del siglo XX por el alemán Anton Flettner, haciendo uso práctico del efecto Magnus.
El efecto Magnus, denominado así en honor al físico y químico alemán Heinrich Gustav Magnus (1802-1870), es el nombre dado al fenómeno físico por el cual la rotación de un objeto afecta a la trayectoria del mismo a través de un fluido, como por ejemplo, el aire. Es producto de varios fenómenos, incluido el principio de Bernoulli y la condición de no deslizamiento del fluido encima de la superficie del objeto. Este efecto fue descrito por primera vez por Magnus en 1853.
Un objeto en rotación crea un flujo rotacional a su alrededor. Sobre un lado del objeto, el movimiento de rotación tendrá el mismo sentido que la corriente de aire a la que el objeto está expuesto. En este lado la velocidad se incrementará. En el otro lado, el movimiento de rotación se produce en el sentido opuesto a la de la corriente de aire y la velocidad se verá disminuida. La presión en el aire se ve reducida desde la presión atmosférica en una cantidad proporcional al cuadrado de la velocidad, con lo que la presión será menor en un lado que en otro, causando una fuerza perpendicular a la dirección de la corriente de aire.
El uso del efecto Magnus ha sido propuesto para concretar sistemas de propulsión compuestos por grandes cilindros verticales (rotores pasivos) capaces de producir un empuje hacia adelante cuando la presión del aire es lateral; esto es, la presión del aire hace girar al cilindro llamado rotor al mismo tiempo que hace avanzar la nave de modo perpendicular al aire en movimiento. La eficacia de este método es diez veces mayor que la de un velamen tradicional; esto es: un m² de un rotor tiene una potencia equiparable a 10 m² de tela de una vela.
La utilidad de las modernas herramientas de simulación CFD son actualmente indiscutibles, permitiendo ensayar de manera virtual diferentes modelos o diseños antes de acometer la fabricación del prototipo industrial, proporcionando con esta metodología de trabajo, enormes ventajas y beneficios por ahorro de costes de fabricación de prototipos y acortamiento de los tiempos en el desarrollo del producto. Para conocer más sobre analisis CFD puede ver el siguiente artículo: Mecánica de fluidos computacional (CFD), aplicaciones navales.
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Está equipado de 4 rotores Flettner (4 cilindros rotantes) de 27 metros de altura y 4 metros de diámetro, montados en las esquinas de la cubierta. El accionamiento de estos rotores es por medio de la energía residual de los gases de escape de los motores diesel, estando la salida de gases de combusión conectadas a intercambiadores de calor; este calor se transmite a una planta de vapor, que por medio de pequeñas turbinas genera el movimiento de los rotores Flettner, por lo que no necesita gastar energía extra para accionarlos.
El fabricante declara un ahorro energético de entre 30 y 40% a una velocidad de 16 nudos, algo muy interesante en un sector donde el consumo de combustible es clave.
Principio de funcionamiento:
El Rotor Flettner es un sistema de impulsión eólica para naves, inventado a inicios del siglo XX por el alemán Anton Flettner, haciendo uso práctico del efecto Magnus.
El efecto Magnus, denominado así en honor al físico y químico alemán Heinrich Gustav Magnus (1802-1870), es el nombre dado al fenómeno físico por el cual la rotación de un objeto afecta a la trayectoria del mismo a través de un fluido, como por ejemplo, el aire. Es producto de varios fenómenos, incluido el principio de Bernoulli y la condición de no deslizamiento del fluido encima de la superficie del objeto. Este efecto fue descrito por primera vez por Magnus en 1853.
Un objeto en rotación crea un flujo rotacional a su alrededor. Sobre un lado del objeto, el movimiento de rotación tendrá el mismo sentido que la corriente de aire a la que el objeto está expuesto. En este lado la velocidad se incrementará. En el otro lado, el movimiento de rotación se produce en el sentido opuesto a la de la corriente de aire y la velocidad se verá disminuida. La presión en el aire se ve reducida desde la presión atmosférica en una cantidad proporcional al cuadrado de la velocidad, con lo que la presión será menor en un lado que en otro, causando una fuerza perpendicular a la dirección de la corriente de aire.
El uso del efecto Magnus ha sido propuesto para concretar sistemas de propulsión compuestos por grandes cilindros verticales (rotores pasivos) capaces de producir un empuje hacia adelante cuando la presión del aire es lateral; esto es, la presión del aire hace girar al cilindro llamado rotor al mismo tiempo que hace avanzar la nave de modo perpendicular al aire en movimiento. La eficacia de este método es diez veces mayor que la de un velamen tradicional; esto es: un m² de un rotor tiene una potencia equiparable a 10 m² de tela de una vela.
Mecánica de fluidos computacional:
Durante la fase de diseño de los rotores Flettner del buque E-Ship, se realizaron simulaciones CFD para determinar el adecuado dimensionamiento de los mismos así como su integración en el buque, buscando la posición óptima respecto a las superestructuras del buque, las cuales también han sido estudiadas en su aerodinámica, para minimizar su influencia en el viento que llega a los rotores.
FORMACIÓN TÉCNICA:
Para realización de análisis CFD recomendamos el
software gratuito OpenFOAM, que permite reproducir y simular el
comportamiento de las embarcaciones de vela, tanto en lo referente al
diseño de elementos hidrodinamicos (casco y apéndices) como
aerodinámicos (plano vélico), siendo un método que se está utilizando
con profusión en la actualidad, sobre todo cuando se buscan las mejores
prestaciones posibles.
ENLACES:
- El Alcyone, un barco propulsado por turbovelas
- Rotor Flettner
- La Novia, yate con aerorig
- MAXI Drum of England de Simon Le Bon en la Whitbread 1986
- LION NEW ZELAND EN SU ASALTO A LA WHITBREAD 1985-86
- Maxi Catamarán Club Med, el vencedor de The Race, la regata del milenio
- Yate Sloop diseñado por William Fife, en Vigo (2004)
- Maxi-Catamarán Spirit of Antigua, ex-Team Legato, ex-Enza New Zeland.
- TEAM PHILLIPS, el catamarán taladra-olas
- Catamarán Oceánico CHEYENNE (ex - PlayStation)
- Maxi-Catamaran CLUB MED
- MAQUINA DE HACER MODELOS CASCOS DE FROUDE (1872)
- Modelar un casco en 3D a partir del plano de formas
- Mecánica de Fluidos Computacional (CFD). Aplicaciones Navales
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