Salgo por primera vez a navegar en un trimarán; en realidad es también mi primera vez navegando a vela. Ya hacía años que navegaba en una lancha, pero en este curso de timonel todo un mundo se me iba a abrir.

El característico olor del humo del fuera de borda que tenía asociado a la náutica se hizo sentir cuando pusieron en marcha el motor al salir de la marina. Llegando a río abierto, mis compañeros del curso y yo comenzamos a cumplir órdenes para izar las velas. Todo felizmente trimado y en orden. De repente, el capitán apagó el motor y el barco navegó fuerte… pero en SILENCIO… Quedé anonadado.

Años después, teniendo ya mi barco propio, un velero clásico de 9 metros, repetía esta acción cada vez que alguien a bordo estaba debutando como navegante a vela. Salía a motor desde la marina, izaba todas las velas y apagaba el motor, para observar si yo era el loco, o el efecto de asombro le sucedía también al primerizo. Efectivamente, su sonrisa y felicidad me afirmaba que él y yo estábamos locos.

Este SILENCIO, que dura unos cuantos segundos, comienza a ser reemplazado por el sonido del agua y su interacción con el barco. Nos hacemos sensibles a nuestro entorno y claramente el disfrute aumenta. La interacción de sonidos naturales y los de nuestro barco forman una situación muy valiosa.

Velero de recreo a principios del s.XX; imagen en dominio público, obtenida aquí
Velero de recreo a principios del s.XX; imagen en dominio público, obtenida aquí

Hoy en día existen sistemas de propulsión que nos acercan a esta situación ideal.

¿Qué es la propulsión híbrida?

Es la propulsión que usa como recurso de energía la proveniente del combustible y de electricidad almacenada.

En grandes buques o en locomotoras, varios generadores diésel generan la electricidad, que mediante un controlador se transmite a los motores propulsores eléctricos. A esto se lo conoce como propulsión DIESEL- ELECTRICA. Siempre depende de la energía proveniente del combustible; sólo se aparta del término “híbrida” por no usar energía eléctrica almacenada. En la siguiente figura podemos ver esquemas de ambos tipos de propulsión:

059_iMG2_EsquemaPropulsionHibrida

Como vemos en la figura, existen dos tipos de configuración híbrida: en SERIE y en PARALELO.

Propulsión híbrida en serie

En la configuración en SERIE tendremos que generar electricidad mediante todos los recursos posibles:

  • Paneles solares
  • Molinos eólicos
  • Grupos electrógenos
  • Cualquier combinación de ellas

Un controlador de cargas almacena debidamente la electricidad generada en un banco de baterías (mejor si son de iones de litio). Las baterías se conectan al motor propulsor, eléctrico, accionándolo a través de un controlador.

En este sistema, la apuesta es total al propulsor eléctrico.

Propulsión híbrida en paralelo

En la configuración en PARALELO, existe un motor diésel que actúa como motor propulsor principal. Este motor tiene también acoplado al eje propulsor un motor eléctrico, mediante una toma de fuerza. El acople se puede dar en la caja de transmisión o en un cojinete de empuje externo.

La energía eléctrica almacenada en las baterías puede provenir de:

  • Un alternador del motor diésel principal
  • Un grupo electrógeno independiente
  • Paneles solares
  • Molinos eólicos
  • Incluso de la misma hélice cuando el barco navega a vela

En este sistema contamos con dos tipos de propulsiones. Si una fallara, recurriremos a la alternativa.

El diseño

En general, hoy en día, las propulsiones híbridas se usan para desplazarse con energía eléctrica en los primeros rangos de velocidad de una embarcación menor. Esto se debe a que los motores diésel no tienen un consumo de combustible óptimo hasta alcanzar el último tramo de potencia máxima.

Para lograr los primeros nudos de resistencia al avance, la hélice que tenemos no es la óptima, ya que siempre se diseña para alcanzar las máximas rpm y para una velocidad de flujo estimada que será luego la velocidad máxima del barco. Para velocidades menores, los motores están sobrados de torque y gastan más combustible del que se necesita realmente.

Los diseñadores nos detenemos en este primer tramo del avance del barco, para configurar la posibilidad de no usar el motor diésel y usar el motor eléctrico, ahorrando así combustible y aumentando la autonomía de los tanques.

Por lo tanto, siempre se justificará esta propulsión en embarcaciones de semi-desplazamiento o de desplazamiento, donde el diseñador deberá prestar atención a las líneas del casco para disminuir la fricción en el primer tramo de la curva de resistencia al avance.

Autonomía y velocidad máxima, en la propulsión eléctrica, estarán ligadas al poder de almacenamiento de energía, en coyuntura con la eficiencia en el diseño de líneas de casco.

Los catamaranes son una muy buena opción, dado que sus formas presentan menor resistencia al avance que los monocascos de mismo desplazamiento, y además tienen dos motores, con lo cual duplica la potencia eléctrica transmitida a las hélices; poseen además más espacio para los bancos de baterías.

La construcción también jugará un papel importante: se deberán aprovechar tecnologías de construcción que disminuyan el peso del barco, como los composites laminados por infusión o las construcciones en aluminio.

El concepto: auto sustentarse de la energía; ahorrar combustible; disminuir el ruido; construir eficientemente.
Sin lugar a dudas el concepto es más inteligente, y por sobre todo amigable con el medio ambiente.

Almacenamiento en baterías

La forma de almacenar la electricidad es a través de las baterías de litio. Sus ventajas con respecto a las convencionales de plomo–ácido: pesan un tercio, duran 3,5 veces más, se necesita un 30% menos de capacidad, su voltaje no cae durante el transcurso de su descarga, pueden descargarse totalmente 800 veces, y ocupan la mitad del espacio.

Se deberá prestar atención a la inestabilidad térmica en las baterías de litio, que las hacen más delicadas a las convencionales. En el conexionado en serie deberán llevar un controlador de tensión y temperatura por cada celda, llamado BMS. (Marcelo de VHZ, proveedor argentino)

Algunos proveedores internacionales son: MASTERVOLT, GENASUN Y ARC3.

Batería de iones de litio de Mastervolt
Banco de baterías de iones de litio de Mastervolt

Desarrollos existentes en propulsores híbridos

¿Se imaginan un motor con pata sail drive que pueda cargar la batería con el giro de la hélice mientras navegamos a vela, y que además si baja el viento nos podemos apoyar con el motor eléctrico?

Un distribuidor de Inglaterra llamado Barrus se lo imaginó, y se puso en contacto con sus compatriotas de Hybrid-Marine, que trabaja en esta tecnología desde 2008.

Los últimos crearon una configuración en paralelo con un motor eléctrico acoplado de 10 kW (13.41 HP):

Propulsor en Z para veleros, modelo SD20 híbrido, de Hybrid-Marine , basado en un motor Yanmar (aunque este no es un producto oficial de Yanmar). Su catálogo se puede descargar aquí.
Propulsor en Z para veleros, modelo SD20 híbrido, de Hybrid-Marine , basado en un motor Yanmar (aunque este no es un producto oficial de Yanmar). Su catálogo se puede descargar aquí.

La otra forma de acoplarse es en un cojinete de empuje dentro de la configuración híbrida en paralelo. Una de las empresas que desarrolló este producto es SCAM de Croacia en su modelo ElSail:

059_iMG5_ScamEISail

Estos motores pueden configurarse con varias relaciones voltaje/potencia:

059_iMG6_TablaVoltaje-Potencia

La empresa austríaca STEYR, conocida en el mundo de los barcos de regata, desarrolló una configuración híbrida que tiene un generador de cola, para evitar tener un generador a bordo. Esta configuración también puede usarse como propulsión eléctrica. Los motores son más grandes.

Sistema de propulsión integral híbrido de Steyr
Sistema de propulsión integral híbrido de Steyr

Volvo Penta está desarrollando un motor híbrido junto a Callenberg Technology Group, según lo anunció exactamente hace un año. Pero aún no oficializó un modelo. Aunque se pueden ver desarrollos de Volvo Penta para Polar Power aquí. Polar Power provee generadores más potentes y livianos, que además ocupan menos espacio para armar una configuración híbrida en serie. Los motores son los que ya conocemos de Volvo Penta.

Generador para corriente continua Polar Power PDC-8080VP-20, de 4 a 8 kW
Generador para corriente continua Polar Power PDC-8080VP-20, de 4 a 8 kW

Torqeedo es la empresa que desarrolló un sistema híbrido completo. Tiene dos modelos con motor eléctrico de propulsión sail- drive: el Deep Blue 40SD, y el Deep Blue i 1400-1800, este último con línea de eje.

Imágenes de catálogo del Deep Blue 40SD y del Deep Blue i 1400-1800
Imágenes de catálogo del Deep Blue 40SD y del Deep Blue i 1400-1800

En este vídeo describen el funcionamiento del sistema:

Algunos proyectos con propulsión híbrida

(Todas las imágenes son de los catálogos de los fabricantes, excepto donde se indique lo contrario.)

059_iMG10_GreenlineYachts
Greenline yachts

 

059_iMG11_m-boats_SL42
SL 42 de m-boats

 

059_iMG12_azimutmagellano_render
Azimut Magellano 50
059_iMG13_azimut_magellano50_easyhybrid
Instalación del sistema híbrido en el Azimut Magellano 50

 

059_iMG14_Symphony20-6
Symphony Boat 20.6´

 

059_iMG15_J-Class-Rainbow
J Class Rainbow

 

059_iMG16_Ethereal
Ethereal 58 m de Royal Huisman

 

059_iMG17_Gunboat60CAT
Catamarán GUNBOAT 60

Es una tarde calma en el río plateado, el viento disminuye, el barco se desliza suavemente a vela. Tenemos carga full de baterías y nos disponemos a apoyarnos con el motor, en este caso eléctrico. Como si tuviéramos una máquina de hacer viento, pronto el aparente aumenta, las velas vuelven a portar, el barco se acomoda y navega mejor, sin ruido, seguimos a vela, es simplemente perfecto.

Tal vez puedas escribir esto en tu próxima bitácora.


Artículo escrito por el arquitecto naval Yuri Drozd. Egresado en 2003 en la UNQ Argentina como Arquitecto Naval. Con experiencia como proyectista en estudios argentinos y españoles , en el 2012 funda el estudio YD – Yuri Drozd Yacht Design http://www.ydyachtdesign.com


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