comunidades

El Yamato-1 de 1992, el primer barco a propulsión magnetohidrodinámica

La velocidad de cualquier buque propulsado por una hélice está limitada por un fenómeno denominado cavitación. Si la hélice gira demasiado rápido delante de las palas se forma un área de baja presión que causa que el agua se vaporice formando burbujas. Estas burbujas pasan de la zona de baja presión donde se han creado a zonas donde la presión es normal y allí acaban implosionando, generando ruido y vibraciones que además de reducir la eficiencia de la hélice, pueden llegar a destruirla.

Utilizando una propulsión sin hélices podríamos aumentar la velocidad sin enfrentarnos a la cavitación, desplazándonos a alta velocidad prácticamente sin vibraciones ni ruidos, en silencio. Esta es la clave del guión de la película La Caza del Octubre Rojo, basada en el best seller de Tom Clancy, en la cual el novedoso sistema de propulsión silencioso de un submarino soviético le permitiría en plena Guerra Fría alcanzar las costas de EE.UU. y lanzar sus misiles nucleares sin ser detectado por el sonar de los buques y submarinos americanos.

La búsqueda en el mundo real de submarinos indetectables empujó durante la segunda mitad del siglo XX la investigación de la propulsión magnetohidrodinámica, basada en una ley fundamental del electromagnetismo: cuando un campo magnético y una corriente eléctrica se cruzan en un fluido conductor eléctrico, su interacción repele el fluido en una dirección perpendicular al campo y la corriente. Así, la fuerza con la que sale repelido el fluido puede emplearse para empujar una embarcación. Sin partes móviles. Sin diferencias de presión. Sin cavitación. Sin ruido.



Los primeros estudios e intentos de aplicar la magnetohidrodinámica en el campo de la propulsión marina se remontan a los años 50 del siglo pasado. Stewart Way, empleado de la Westinghouse Electric y profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de California, publicó en 1958 un primer estudio sobre el tema, y ocho años después, en 1966, diseñó y construyó el EMS-1, un pequeño prototipo submarino de 3 metros de eslora equipado con un rudimentario sistema magnetohidrodinámico alimentado por baterías, capaz de generar un campo magnético de 0,015 teslas y propulsar el submarino a 0,4 metros por segundo (unos 0,78 nudos o 1,44 kilómetros por hora).

Los trabajos de Way llegaron en 1968 a las manos de Yoschiro Saji, de la Universidad Marina Mercante de Kobe, en Japón. Saji llevaba un tiempo buscando cómo aplicar su especialidad, la criogenia, a la ingeniería naval. El japonés había trabajado con helio líquido y conocía su papel como refrigerante. Con un punto de fusión de -269ºC, el helio líquido se utiliza para enfriar materiales superconductores hasta la temperatura en que la resistencia eléctrica desaparece.

Way había utilizado en su prototipo electroimanes convencionales. Saji creía que podía aumentar la intensidad del campo magnético utilizando imanes superconductores refrigerados criogénicamente. Tras varios años de estudio, Saji presentó en 1976 el SEMD-1, un pequeño prototipo de un metro de longitud propulsado magnetohidrodinámicamente, y en 1978 el ST-500, un nuevo prototipo de 3,6 metros de eslora capaz de alcanzar los 0,6 metros por segundo (unos 1,67 nudos o 2,16 kilómetros por hora). Cinco años después, en 1983, mejoró la marca hasta los 0,8 metros por segundo (unos 1,48 nudos o 2,74 kilómetros por hora).

Saji con sus prototipos SEMD-1 (arriba) y ST-500 (abajo) (imagen: SPF)


La Japan Foundation for Shipbuilding Advancement, fundada en 1975, renombrada en 1990 como la Ship and Ocean Foundation, y hoy en día conocida como The Ocean Policy Research Institute, The Sasakawa Peace Foundation, había tomado como objetivo en los años 80 revitalizar la industria de la construcción naval japonesa, en retroceso desde la mitad de los años 70, tanto en número de empleos como en su importancia en la contribución a la economía del país.

Para ello en 1985 puso los fondos (40 millones de dólares de la época), atrajo a las principales empresas (Toshiba, Kobe Steel, Sumitomo Electric o Mitsubishi Heavy Industries) y reclutó a los mejores investigadores para el desarrollo de la propulsión magnetohidrodinámica. Así fue como Saji se unió a un proyecto que tenía como objetivos construir barcos de carga más rápidos que redujeran a la mitad el viaje entre EE.UU. y Japón, o submarinos que trasladasen rápidamente y con comodidad a pasajeros entre las islas del país nipón.

Entre 1985 y 1988 los investigadores de la Ship and Ocean Foundation se dedicaron a ampliar su conocimiento sobre los imanes superconductores y la tecnología criogénica, y cómo aplicarlo en el diseño de un propulsor magnetohidrodinámico para barcos. En 1989 ya estaban listos para construir una embarcación sobre la que instalar su propulsor y realizar sus pruebas. El astillero de Kobe de la Mitsubishi Heavy Industries fue elegido para la fabricación del Yamato-1.

El Yamato-1 (imagen: SPF)
El prototipo, de 30 metros de eslora, estaba configurado como un monocasco de aluminio de líneas futuristas. De proa a popa, el Yamato-1 se dividía en tres espacios separados por mamparos transversales: a proa el puente de mando, con capacidad para tres tripulantes y siete pasajeros; en el centro la sala de generación de energía eléctrica; y a popa la sala de máquinas. Bajo el casco, dos apéndices, uno en cada banda, alojaban los propulsores. Las formas del barco dirigían el agua hacia estos apéndices para que pasara a través de los propulsores magnetohidrodinámicos.

Disposición general del Yamato-1 (haz click o toca la imagen para verla ampliada) (imagen: SPF)
Dentro de cada propulsor, el agua de mar circulaba por seis tubos idénticos de 25 centímetros de diámetros colocados en círculo, como el tambor de un revólver. Cada tubo estaba envuelto por una bobina superconductora de una aleación de cables de filamentos de niobio-titanio con núcleo y envoltorio de cobre, y las bobinas estaban colocadas dentro de contenedores de acero inoxidable rellenos de helio líquido. Una instalación en tierra generaba la energía necesaria para enfriar el helio líquido hasta los -269ºC y llevar a las bobinas a su estado de superconducción, estado que podía mantenerse durante la navegación gracias a los equipos de generación de energía instalados a bordo. Cuando la electricidad pasaba entre un par de electrodos a través de las bobinas generaba un poderoso campo magnético dentro del tubo que hacía que el agua saliese disparada hacia atrás, empujando la embarcación hacia delante.

Detalle del propulsor magnetohidrodinámico del Yamato-1 (haz click o toca la imagen para verla ampliada) (imagen: NASA)


El 16 de junio de 1992 el Yamato-1 operó por primera vez en el puerto de Kobe, transportando con éxito a diez personas. A pesar de que los visionarios anticipaban buques capaces de alcanzar 100 nudos, los propios investigadores del proyecto veían esta cifra con escepticismo, y la realidad es que con un campo magnético de 3 teslas, el Yamato-1 alcanzó los 6,6 nudos de velocidad (unos 12 kilómetros por hora). Aunque no llegó a probarse, se extrapoló que para un campo magnético de 4 teslas, el Yamato-1 podría alcanzar los 8 nudos (unos 15 kilómetros por hora). Muy lejos de los 26 nudos a los que el Octubre Rojo cruzaba los Thor’s Twins al mando del capitán Ramius.

El Yamato-1 (imagen: SPF)
Durante las tres últimas décadas el campo militar ha continuado estudiando la aplicación de la propulsión magnetohidrodinámica para torpedos de alta velocidad, vehículos autónomos submarinos o incluso submarinos, pero el coste y el volumen ocupado por los sistemas de criogenización de las bobinas superconductoras que generan los campos magnéticos hacen que cualquier otro sistema, desde los motores eléctricos alimentados por generadores diésel, baterías o los reactores nucleares sea más barato y eficiente. Quizá con el desarrollo de la tecnología en los próximos años veamos nuevas embarcaciones propulsadas magnetohidrodinámicamente. Mientras tanto, el Yamato-1 permanece como una pieza de museo parte de la historia de la ingeniería naval en el Museo Marítimo de Kobe.

Para saber más:

The superconducting MHD-propelled ship YAMATO-1, en NASA.gov

Yamato-1, WorldS First Superconducting Magnetohydrodynamic Propulsion Ship, en pdf

Status of MHD Ship Propulsion, de Jean-Paul Thibault, en pdf

Propulsión Magneto Hidro Dinamica, en elsnorkel.com

Superconductivity goes to sea, en la revista Popular Science, páginas 80 a 85
Características principales
Eslora: 30,00 metros
Manga: 10,39 metros
Puntal: 2,50 metros
Calado: 1,50 metros
Desplazamiento: 185 toneladas
Capacidad: 10 personas (3 tripulantes y 7 pasajeros)
Velocidad máxima: 8 nudos




También te puede interesar:

El futurismo marino de Arthur Radebaugh en “Closer than we think!”

por Juan A Oliveira

Sarah Mather, lo oculto a la vista

por Laura Alonso

Submarinos clase Typhoon. El Leviatán soviético.

por Javier Paredes


Juan A Oliveira es el responsable de las Áreas de Ingeniería Naval Aplicada y Estructuras en CT Ingenieros. Desde 2013 edita y coordina el blog de temática naval vadebarcos.net. Puedes conectar con él a través de Twitter o LinkedIn.

Si te ha gustado la entrada, puedes recibir las nuevas entradas del blog en tu correo electrónico en el botón de abajo. Además, puedes seguir toda la actualidad del mundo de los barcos en el Twitter o el Flipboard de Vadebarcos.
Únete a 407 seguidores más

Sigue el blog

Fuente: este post proviene de vadebarcos, donde puedes consultar el contenido original.
¿Vulnera este post tus derechos? Pincha aquí.
Creado:
¿Qué te ha parecido esta idea?

Esta idea proviene de:

Y estas son sus últimas ideas publicadas:

Toca o haz click en la imagen para verla ampliada Infografía original publicada en la Wikipedia por Ramaeschlimann. También te puede interesar: Únete a 469 seguidores más Dirección de correo e ...

Recomendamos

Relacionado

Otras historias ciencia ficción futurismo

En el cambio de década entre los años 50 y los años 60 del siglo pasado, nadie trazó las expectativas del futuro americano como Arthur Radebaugh, el ilustrador creador de las populares viñetas de Closer than we think! (“¡Más cerca de lo que pensamos!”). Radebaugh (1906–1974) había comenzado su carrera como ilustrador comercial en Detroit, en donde comenzó a experimentar com una imaginería que inc ...

Buques de guerra Armada de Suecia corbeta ...

Las corbetas de la clase Visby son una serie de cinco buques construidos por Kockums en su astillero de Karlskrona para la Real Armada de Suecia. Preparados para llevar a cabo misiones de guerra en superficie, guerra antisubmarina, lucha contra minas, o de patrulla marina, la característica más llamativa de estos barcos es su diseño stealth. En 1986 la Försvarets Materielverk (FMV), la Administra ...

Buques de carga Buques de pasaje American Export Isbrandtsen Lines ...

El NS Savannah (fuente: Wikipedia) El NS Savannah es el primero de los cuatro únicos buques mercantes nucleares del mundo. Construido en los EE.UU. en la década de los años sesenta del siglo XX, se mantuvo en operación durante diez años, sirviendo como ejemplo de la aplicación de la energía nuclear a la propulsión de buques civiles. Atoms for Peace Tan sólo 8 años después de que Estados Unidos b ...

Buques de investigación buques autónomos Marine Advanced Robotics ...

Hace ya 13 años Marine Advanced Robotics presentaba al mundo en la bahía de San Francisco el Proteus, el prototipo de un nuevo tipo de embarcación denominada WAM-V (Wave Adaptive Modular Vessel Technology), basada en una tecnología que permite a la embarcación navegar sobre la superficie del mar adaptándose a la forma de las olas gracias a su particular sistema de suspensión, minimizando la resist ...

Buques de apoyo al offshore cablero Damen ...

El Maersk Connector (fuente: Damen) El 8 de febrero de 2017 el buque cablero Maersk Connector, diseñado y construido por la compañía holandesa Damen, propiedad de la danesa Maersk Supply Service y operado en alquiler por los ingleses DeepOcean, fue premiado como Support Vessel of the Year por la prestigiosa publicación Offshore Support Journal gracias a su innovador diseño y su alta eficiencia. E ...

Buques de guerra Submarinos Armada de Rusia ...

Los submarinos de la clase Borei (cuyo nombre fue tomado del dios griego Boreas, que representa al helado viento del Norte) forman parte del ambicioso proyecto ruso 995 para la construcción de ocho submarinos nucleares de cuarta generación y 24.000 toneladas de desplazamiento en inmersión, a fin de sustituir a los ya obsoletos pertenecientes a las clases Delta y Typhoon. El coste de la primera uni ...

Submarinos Armada Española EN Bazán ...

Fuente: Armada Española El submarino S-71 Galerna es un submarino diesel eléctrico de diseño francés construido por la Empresa Nacional Bazán (actualmente Navantia) en su astillero de Cartagena y entregado a la Armada Española en 1983. A pesar de haber superado ampliamente los 30 años de vida para los que estaba previsto, el submarino se encuentra realizando su quinta gran carena, al tener que man ...

Buques de pasaje Ferrys Baleària ...

Fuente: Baleària Desde el pasado enero, la flota de la naviera valenciana Baleària cuenta con uno de los ferris más modernos y ecológicos del Mediterráneo, el Hypatia de Alejandría. Destinado a la ruta que une Valencia con Palma de Mallorca, el buque cuenta con un alto nivel de tecnología y digitalización en su interior, y con unos motores duales que le permiten navegar utilizando gas natural licu ...

general

La prueba definitiva de la eficacia del submarino diseñado por Isaac Peral tuvo lugar el 7 de junio de 1890, cuando se sumergió a 10 metros de profundidad, navegó durante una hora y emergió en unas coordenadas preestablecidas. La tripulación durante aquella demostración constaba de cinco oficiales y cinco marineros, expertos en mecánica, electricidad y torpedos, acompañados por Peral, que ejercía ...

Buques de guerra aerodeslizador monográficos ...

LCAC (fuente: navysite.de) Los Landing Craft Air Cushion (LCAC) son una clase de aerodeslizadores (hovercrafts en inglés) de desembarco de la US Navy, diseñadas y construidas para el transporte a alta velocidad de tropas, vehículos blindados, armamento y cualquier otro tipo de carga desde los buques de desembarco anfibio situados a distancias de hasta 100 kilómetros de la orilla hasta la costa, y ...