Como ocurriera hace sólo unos decenios, cuando se descubrió por
casualidad que el morro de proa de los grandes buques era capaz,
contra el sentido común, de reducir el consumo de combustible a
pesar del aumento del rozamiento, el “Hull Vane” actúa de forma
compleja consiguiendo un resultado global sorprendente en el
funcionamiento de la carena en velocidades medias en torno a los
12 a 20 nudos.
En el comportamiento de un barco no sólo influye la hidrodinámica
que podemos analizar en un canal de ensayos. Muy al contrario se han de tener
presente los efectos de las olas y la dinámica de comportamiento del
barco al navegar en diferentes estados del mar.
El “invento” en cualquier caso comenzó hace unos 20 años, pues fue
puesto en práctica por primera vez en la Copa América del año 1992
en un velero de 58 pies. En grandes buques de la marina mercante, el
alerón de popa ha sido utilizado con éxito en numerosos diseños de ferries y otros barcos de transporte.
Este año 2015, es el prestigioso astillero holandés Hessen quien lo
utiliza para uno de sus megayates de lujo en un modelo de 42 metros
de eslora. Ahora que se busca mejorar la eficiencia de los yates
tanto por motivos económicos como ecológicos, cualquier mejora en el
comportamiento de las carenas es bienvenido.
Cómo funciona el “Hull Vane”
A nadie se le escapa que la utilización de un foil detrás del chorro
de propulsión, producirá un marcado efecto de sustentación y por
tanto una elevación de la popa lo cual reduce la
superficie mojada y por tanto el rozamiento. No hay ninguna pieza
móvil y por tanto no existen costes de mantenimiento en revisiones,
como ocurre con otros sistemas de estabilización.
Cierto, pero si esta fuera toda la historia, poco mejoraría el
comportamiento del barco, pues al levantarse la popa algo hundirá la
proa, aumentando el rozamiento por superficies mojadas en esta zona
de la carena. La realidad es que el foil produce 4 efectos
diferentes, todos ellos positivos y por tanto una mejora global del
comportamiento de la carena que a máxima velocidad casi alcanza el
25% de ahorro en consumo de combustible! El resultado empírico no deja lugar a dudas, pues Hessen ha calculado una mejora en el rendimiento medio del 18%, lo
cual es un porcentaje muy importante.
Efecto 1: se levanta la popa y reduce superficies mojadas y por
tanto rozamientos. Esta sustentación se manifiesta cuando más se
necesita, a partir de los 15 ó 18 nudos de velocidad, que es cuando
el barco tiende a levantar la proa por presión hidrodinámica, y por tanto desequilibrar el
comportamiento de la carena. En definitiva, el “Hull Vane” hace las
veces de “flap”, pero en vez de por presión hidrodinámica, por
sustentación, lo cual contribuye a aportar fuerza de propulsión.
Efecto 2: la sustentación del alerón es una fuerza que tiene una
pequeña componente hacia adelante y por tanto parte de la
sustentación del foil se convierte en fuerza de propulsión (FX). Esto es
debido a que el flujo laminar que llega a la popa de un barco no es
horizontal y tiende ligeramente hacia la superficie.
Efecto 3: el alerón canaliza el flujo hidrodinámico que en
condiciones normales dista mucho de ser un flujo laminar horizontal,
y por tanto ayuda a mejorar el comportamiento hidrodinámico del yate.
Efecto 4: de forma totalmente inesperada, se ha comprobado en los
estudios reales en el mar, que la depresión que se forma en la cara
superior del alerón, y responsable de la fuerza de sustentación,
produce un efecto de succión de las olas más grandes que se forman en
la popa y por tanto reduce de forma significativa la resistencia de
ola en la popa. En definitiva, el patrón de formación de olas en la
popa con este alerón es totalmente distinta y más ventajosa al “aplastar” las olas
de popa y obtener un patrón medio más plano y por tanto una
reducción de rozamientos y de generación de ola de popa.
Un resultado muy positivo
Tras los estudios teóricos en ordenadores que computan la dinámica
de fluidos, Hessen pasó las pruebas en el canal que se vieron
positivamente superadas en las pruebas de mar debido a los efectos, que en
principio, no eran previsibles, como la desaparición por succión de
la ola de popa.
En las pruebas de mar, el astillero holandés midió ahorros de un 24%
en el consumo de combustible a la máxima potencia de propulsión, y
con una cifra media de ahorro de un 18% en todo el rango de
velocidades. Además el foil ayuda a absorber el cabeceo regular del barco,
y por tanto a conseguir una navegación más estable y tranquila.
El Hull Vane es perfecto para integrar en el diseño de los barcos de
nueva construcción, pero es relativamente sencillo hacer una nueva
ingeniería para adaptarlo a muchos otros barcos existentes cuyas
velocidades medias estén en torno a los 12 a 18 nudos, aunque el
ahorro no será tan marcado, pues la potencia de propulsión será la
anterior y no es posible optimizar todos lo parámetros.
Dependiendo del barco en el que se quiera montar este tipo de foils,
si es de nueva construcción o adaptación posterior, el foil submarino
puede ir montado tras el espejo de popa o debajo de la carena de
popa, y puede ser construido en aluminio o composites, aunque en los
grandes yates suele ser de acero de calidad marina.
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