Así funcionan los barcos de velas cilíndricas: el efecto Magnus

Incluso un concepto tan sencillo como la vela se puede reinventar.

Hace poco me topé con la fotografía de un barco que me llamó mucho la atención porque, en lugar de láminas de tela o plástico, sus «velas» son grandes columnas verticales. Este curioso método de propulsión se aprovecha del mismo fenómeno que utilizan los futbolistas para curvar la trayectoria de las pelotas al chutarlas: el efecto Magnus.

El efecto Magnus

En la mayor parte de situaciones en las que nos encontramos en nuestro día a día, la fuerza que ejerce el aire contra nuestros cuerpos mientras nos movemos a través de la atmósfera es tan pequeña que apenas reparamos en ella. Como mucho, notamos cómo el gas nos empuja la mano en dirección contraria a nuestro movimiento cuando se nos ocurre sacarla por la ventanilla del coche. Pero hay escenarios en los que el simple roce con el aire puede cambiar la trayectoria de un objeto de maneras muy poco intuitivas.

Uno de ellos ocurre cuando el objeto que se mueve a través de la atmósfera está rotando sobre su propio eje. Utilicemos como ejemplo un balón. Mientras la pelota rotatoria recorre el aire, su superficie arrastrará el gas con el que entra en contacto en la dirección en la que está rotando y lo desviará en una dirección concreta. Al «empujar» el aire en la dirección en la que está rotando, el balón experimenta una fuerza en la dirección contraria. Por tanto, ese mismo objeto que seguiría una trayectoria recta si no estuviera rotando, acaba experimentando un desplazamiento en el mismo sentido que su rotación.

Este fenómeno se llama efecto Magnus y es probable que lo hayáis observado alguna vez durante algún partido de fútbol. Si un jugador está sacando desde el córner, donde, en principio, no existe ningún ángulo con el que pueda chutar a portería en línea recta, puede imprimirle a la pelota cierta rotación durante el disparo para que describa un arco en el aire y tenga alguna posibilidad de acabar pasando entre los dos palos. Pero el efecto Magnus tiene otras aplicaciones más relevantes.

Velas cilíndricas

Los barcos llevan milenios utilizando velas para aprovechar la energía del viento. La vela es un concepto tan sencillo y funcional que, a primera vista, resulta difícil concebir otra manera de impulsar un navío mediante el aire. Pero, en la década de 1920, un ingeniero e inventor llamado Anton Flettner demostró que ese diseño se podía mejorar.

Flettner diseñó barcos que utilizaban el efecto Magnus como medio de propulsión gracias a unas grandes columnas rotatorias situadas sobre la cubierta. Cuando el viento sopla sobre uno de los laterales del barco, la rotación de las columnas desvía la corriente de aire y produce un impulso que empuja el barco hacia adelante. Eso sí, las columnas deben contar con un medio propio que las mantenga rotando. El viento por sí mismo no mueve su superficie.

Estas curiosas «velas de Flettner» o rotores empezaron a ganar popularidad en la década de 1980 como medio de propulsión complementario que ayuda a los barcos a ahorrar combustible, algo que les interesa a las navieras que cubren rutas muy largas porque no sólo reducen gastos, sino que, además, también disminuye sus emisiones de gases de efecto invernadero.

Ahorro de combustible

Para poner cifras al asunto, un estudio de 2019 utilizó un modelo por ordenador para averiguar cuánto combustible permitían ahorrar tres métodos de propulsión basados en el viento (velas convencionales, rotores y un concepto llamado DyraRig) en dos rutas diferentes. Sus autores encontraron que las velas convencionales y los rotores proporcionaban las mayores eficiencias, con un ahorro de combustible del 8,8% y el 8,9% por trayecto, respectivamente.

Hay que tener en cuenta que la eficiencia de los rotores y la cantidad de combustible que permiten ahorrar depende de muchos parámetros, como su tamaño en relación con el barco, los puntos en los que están colocados o su frecuencia de giro. Además, el viento debe incidir sobre el barco en la dirección adecuada durante la mayor parte de su ruta para que los rotores desempeñen su trabajo tanto tiempo como sea posible. Por tanto, las «velas de Flettner» no siempre serían la mejor opción para ahorrar combustible y en unas rutas resultarían más útiles que en otras.

Sea como sea, en una época en la que parece que todo está inventado, las velas Flettner demuestran que hay lugar para la innovación incluso en los diseños más sencillos que asumimos que no se pueden mejorar. Y, aunque parezca difícil que alguien logre reinventar la rueda... Que alguien lograra reinventar la vela da esperanza a cualquier inventor.

QUE NO TE LA CUELEN:

REFERENCIAS (MLA):

  • Lu, R., & Ringsberg, J. W. (2019). Ship energy performance study of three wind-assisted ship propulsion technologies including a parametric study of the Flettner rotor technology. Ships and Offshore Structures, 1–10.