archivo 1 de logística empresarial

Introducción.

Hasta media-dos del siglo 20, práctica-

mente todo el trans-porte intercontinentalera realizado por mar. A

partir de ese momento, la incipiente aviacióncomercial comenzó a desarrollar su tecno-logía al punto de obtener casi todo el trans-porte de pasajeros y disputar el transporte deaquellas cargas de mayor valor. Esta transi-ción se logró como resultado de una agresi-va introducción de nuevos diseños aerodi-námicos de alas y estructuras de sustentación,nuevos materiales estructurales y mecanis-mos para presurizar las cabinas, permitiendode este modo buscar alturas en el espaciodonde la resistencia al avance fuese mínimay a la vez aprovechar los nuevos propulsores,en particular el motor de reacción de Whittley von Ohain, en su versión turboventilador.

La industria marítima, más conservadora,no asumió el reto de la aviación, con lo cualquedó relegada al transporte de productos indi-ferenciados de alto volumen, equivalente a másdel 90% de toda la carga, y de aquellos cuyocosto, por avión, era limitante o prohibitivo. Estose mantuvo por varias décadas, y sólo recien-temente se aprecia una tímida tendencia a

explorar nuevas formas y diseños que permitenrecuperar una parte del terreno perdido. Es pro-bable que la razón de esta demora haya sidopor un lado la falta de interés de las empresasnavieras debido a la profundización de laindustria aeronáutica, por otro lado al riesgocomercial dado el nivel de complejidad paramodelar la hidrodinámica de diseños avanzadosy, finalmente, a la escasez de sistemas de pro-pulsión lo suficientemente innovadores, equi-valente a lo que fue en su época el propulsorturbojet en la aviación.

El propósito de esta somera investi-gación es revisar las razones del estadoactual del transporte marítimo y explorar lastendencias previsibles en la arquitecturanaval y propulsión que permitirían su revi-talización frente al medio aeronáutico, el posi-ble efecto en diversas industrias y serviciosafines a este transporte, como la construc-ción naval, la producción de nuevos moto-res y propulsores, etc., y finalmente especularsobre su efecto en el desarrollo de los inte-reses marítimos y del poder naval de los paí-ses que lideren en esta tendencia.

Estado Actual del Transporte Marítimo.Hoy nos encontramos con una industria

de transporte marítimo caracterizada, enforma muy resumida, por los atributos que

Revista de Marina Nº 2/2001186

POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTEMARITIMO

DE ALTA VELOCIDAD

Julio Vergara Aimone*

* Capitán de Fragata, Licenciado en Ciencias Navales e Ingeniero Naval Mecánico (A.P.N.). M.B.A. de la Universidad Adolfo Ibáñez.Ph.D. en Nuclear Materials Engineering, M.Sc. en Naval Architecture and Marine Engineering, M.Sc. en Materials Engineering,y M.Sc. en Nuclear Engineering del Massachusetts Institute of Technology. Profesor de Postgrado de Arquitectura, Construccióne Ingeniería Naval de la A.P.N.

REPORTAJE ACTUALIDAD

REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 186

Revista de Marina Nº 2/2001 187

POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO

se señalan en el recuadro de la Figura 1, losque se comparan con la industria de trans-porte aeronáutico.

Como se aprecia, los factores caracte-rísticos de estos medios son muy extre-mos, y en la presencia de un vacío que no estácubierto por estos medios, nos lleva a for-mular las siguientes preguntas: ¿existealguna tecnología aeronáutica o un con-junto de ellas que agrave la pérdida decompetitividad de la industria marítimafrente a la aviación?, o bien ¿existe unaoportunidad a partir de un conjunto actual opotencial de tecnologías náuticas que per-mitan recuperar la competitividad de esaindustria?

La respuesta es afirmativa en amboscasos, pues existen renovadas tecnologíasaeronáuticas que podrían llegar a erosionarla parte de mayor valor unitario del transportemarítimo, acelerada por la desregulación yla creciente competencia, que ha respondi-do con mayor frecuencia de aviones de un

poco menor capacidad y mayor autono-mía. Pero, también se visualizan tecnologí-as navales, que aún no han alcanzado untamaño crítico, que pueden arrebatarleaquella parte de menor valor unitario deltransporte aéreo.

Debido a la creciente interdependenciade las distintas economías y mercados, elintercambio comercial de productos ela-borados es un fenómeno que se incremen-ta agresivamente, y potencia los servicios detransporte, los cuales se ven aceleradospor otros fenómenos, como la desregulaciónde algunos servicios, la mayor competitivi-dad y apertura, y la existencia de factores pro-ductivos disímiles alrededor del mundo.Este escenario es una oportunidad para eltransporte intercontinental, en el cual eltransporte marítimo puede asegurarse unaparte del beneficio. Para este último, existeun potencial de transporte rápido de pro-ductos de demanda justo a tiempo, merca-dos de oportunidad, e incluso de productos

Figura 1. Atributos y costos de los vehículos de transporte transatlántico.



JULIO VERGARA AIMONE

perecibles y alimentos frescos, que son dealto valor unitario. Pero, no se trata sólo detecnologías de transporte transoceánico.Este es un eslabón en una cadena de acti-vidades productivas, logísticas y transporteque colocan un producto, en manos de uncliente, que se ha adquirido a un proveedordistante. En este caso, las nuevas tecnologíaslogísticas y de información pueden fomen-tar una u otra forma de transporte.

El sistema de transporte moderno no sólodebe ser eficaz en la navegación. También debeser confiable, y muy rápido en el embarque ydesembarque portuario, y debe ser efectivo enla recepción, clasificación, recolección, despachoy entrega final de la carga. Hoy es usual que,aparte del transporte entre puertos, un car-gamento permanezca entre 3 y 10 días más enactividades de estiba, transferencia, desem-barque, recepción, aduana, etc., según eltipo de servicio. Por este motivo, es impro-ductivo desarrollar el transporte rápido, direc-to y de alta frecuencia si no se integra en un sis-tema rápido, confiable y compatible, lo queinvita a innovaciones logísticas radicales,pero juiciosas frente a la estructura del mer-cado del transporte. Conviene recordar elcaso del buque portacontenedor SL-7 deSealand, que fuera parte de una flota debuques rápidos de 55.000 tons. de desplaza-miento, proyectada en los años 70, con plan-tas a vapor de alta potencia, para lograr másde 33 nudos, sin contenedores ISO. Por ello,quedaron fuera del mercado en plena crisis delpetróleo, aunque pudieron ser transformadospara la Armada de Estados Unidos. Similar con-sideración es la de los buques tipo LASH y SEA-BEE, que utilizan barcas con una capacidad muysuperior al contenedor estándar, para unembarque más rápido y eficiente, pero que hanquedado confinados a un mercado reducidopor no ser el diseño dominante.

El transporte eficiente obliga a observartodos los costos asociados, ya que el serviciode puerto, los sistemas de manejo de lacarga, y el transporte a los terminales puede

representar casi tres cuartas partes del costototal de la operación, esto es excluyendo elcosto del vehículo de transporte, el que a su vezdepende de la complejidad del diseño y de lacantidad de unidades que se requiere para unflujo de carga. En lo que se refiere al transportemismo, el tiempo y garantía de entrega en eseperíodo se traducen en sobre precios, lo cualexplica las tarifas disímiles que separan alos aviones de los buques. (ver figura 1).

Limitaciones en el Transporte Marítimo.El diseño de un buque,1 debe satisfacer

la misión y los requerimientos del usuario: - Capacidad de transporte de la carga requerida. - A la velocidad y la distancia establecidas. - Con la menor potencia en todo el perfil de utilización.

Con esta premisa, se minimizan los cos-tos de inversión y de operación o se maximizala utilización del buque. Esto no es simple, pueshasta ahora ha sido empírico y complejo demodelar teóricamente, ya que aparecen efec-tos acoplados y problemas de escala. Enprincipio se trata de combinar adecuada-mente los factores señalados en la figura 2.

El primer factor es la Resistencia alAvance, la cual es la fuerza requerida paramover el buque a una determinada velocidad(se acostumbra referirlo a la fuerza necesa-ria para remolcarlo, en mar calma y sininterferencia de un remolcador). Para suestudio, ésta se divide en varios componentesde la Resistencia Total (RT):

Figura 2. Factores de diseño de un buque.

1. Cabe notar que esto es válido tanto para buques de guerra como para buques mercantes, teniendo en cuenta que la "carga", la"misión" y el "usuario" son específicos a cada caso.




RT =RF +RE +RO +RV +RA + ...

Como el agua es viscosa, ésta se adhie-re localmente al casco y genera fuerzascortantes en capas tangenciales al casco quese desplazan a distintas velocidades. Elmomentum entregado al medio se traduceen la Resistencia Friccional (RF), que essimple de estimar a partir de modelos ycoeficientes conocidos, y depende princi-palmente de la velocidad, las propiedades delagua y la magnitud de la superficie mojada.El avance del casco produce una estela quese va engrosando en su interacción, y cuyafrontera se conoce como capa límite. Dondecambia la forma del casco, y en los apéndi-ces, se produce una separación, agregándosela Resistencia por Corrientes de Eddy (RE) .

La Resistencia por Formación de Ola (RO)es la fuerza resistente más compleja y limitanteen la velocidad de los buques de superficie.Se debe a las presiones normales al casco, lascuales varían cuando éste avanza, produ-ciendo ondas en la superficie que alteran la pre-sión sobre el casco, y que crean con la velo-cidad un tren de olas compuesto por olastransversales y divergentes. En la práctica, hayinterferencias entre los frentes de ola y efec-tos dimensionales que dificultan su predicción,a lo cual se le suma el oleaje natural. Tambiénse desarrolla una Resistencia por Viento( RV), que interesa en buques de gran obramuerta y superestructura, y la Resistencia porAceleración (RA), que interesa al diseñador paradimensionar el margen de potencia, entre otrasformas de resistencia.

Así como RF aumenta con casi el cua-drado de la velocidad, RO puede aumentaren ciertas condiciones hasta con el séxtuplode la velocidad. Se ha demostrado que estaresistencia es máxima cuando la distanciaentre crestas de dos olas transversalessucesivas es igual a la eslora del buque, la cualse constituye en una "barrera económica", quees difícil de cruzar, y que para sobrepasarla,exige contar con alta potencia instalada o uncasco más afinado.

El segundofactor es laEficiencia delPropulsor, que esel mecanismoencargado detransmitir el empu-je. El propulsormás común es lahélice de tornillo, elque semejando una helicoide, y con un cierto res-balamiento, transmite su impulso al buquemientras se "atornilla" en el agua.

Para alta demanda de potencia,2 e ldiseñador debe considerar distribuirla en másde un eje, lo cual generalmente afecta la geo-metría del casco. Una forma complementariade entregar mayor potencia es aumentar eldiámetro de la hélice o la velocidad rotacionaldel eje propulsor, en cuyo caso se producenproblemas físicos e hidrodinámicos. Laspalas de la hélice se acercan al casco, con loque se generan fuerzas pulsantes destructivasy ruidos indeseables, lo cual para evitarse obli-ga a inclinar el eje propulsor, con una pérdidaneta de empuje. Por otro lado, una hélice másgrande o rápida tiene una mayor veloci-dad tangencial en los extremos de las palas,lo que produce la cavitación, fenómenoresponsable de la erosión de las palas, de unapérdida abrupta de eficiencia, y de genera-ción de ruido. Por estas razones, existe unalimitación en la adición de potencia.

Los aviones modernos tienen ventajasen todos estos aspectos, pues se han diseñadopara operar en alturas donde la viscosidad esmuy baja, y por ello experimentan una míni-ma resistencia friccional (resistencia análogaa RF), una baja resistencia de vórtice (análo-ga a RE), y mientras vuelen a velocidades sub-sónicas, no observarán resistencia por for-mación de ondas de presión (análoga a RO) ,y en general pueden sortear mejor los efec-tos del clima. Por otro lado, sus turboventi-ladores no sufren los inconvenientes de las héli-ces tradicionales, ya que éstos puedenmanejar mejor los fluidos poco densos.

“La barrera económica” exigecontar con alta potencia instalada

o un casco más afinado.

2. Hidrodinámicamente, la potencia es igual al producto de la resistencia, o el empuje, por la velocidad.




Tendencias en el Transporte Marítimo.En los últimos años, han aparecido

muchos diseños de buques avanzados paratransporte rápido, y se han materializadovarios de ellos como respuesta a la deman-da de servicios de transporte más rápidos yconfiables, pero no tan caros como el trans-porte aéreo. Estos diseños compiten enrendimiento, comportamiento marinero,potencia instalada, consumo de combusti-ble, tamaño unitario, autonomía y velocidad.Para representar mejor susatributos y compararlos conotros vehículos de transpor-te, se puede utilizar el concepto de Factor deTransporte (FT), el cual es un factor adi-mensional que relaciona el peso (W), lavelocidad de diseño (V) y la potencia nomi-nal para propulsión y sustentación (PS) ,del siguiente modo:

FT = W VPS

Este factor se asemeja a otros pará-metros utilizados en la evaluación de modos

de transporte, como la Eficiencia deTransporte y la Relación de Ascenso versusResistencia, pero es más útil para compararformas y fuentes de poder más avanzadas.El peso del vehículo puede subdividirse entres elementos, el peso de las estructuras ysistemas de propulsión y soporte (WS), elpeso de la carga (WC) y el peso del com-bustible (WF), lo cual permite establecercomponentes simples del Factor deTransporte (sistema, carga y combustible):

La expresión anterior puede ser reaco-modada para reflejar mejor los factores de dise-ño del vehículo y los requerimientos deloperador, quedando de la siguiente manera:

FT = WC . (1 + WS ) . V + A . CEC Ps ( WC )

Así, los principales factores de diseñodel vehículo son el peso de las estructuras ysistemas (Ws), la potencia nominal (Ps) y elconsumo específico de combustible (CEC),

FT = (WS + WC + WF ) . V = WS .V + WC . V + WF . V = FTS + FTC + FTFPS PS PS PS

Figura 3. Factor de transporte de vehículos transoceánicos.




siendo los dos primeros elementos mássensibles y en compromiso, afectados por eltipo de vehículo y los materiales, mientras queel CEC es una variable relativamente uniforme,dentro de vehículos similares. Así, se apre-cia que el componente de combustible del FT,depende prácticamente de la autonomía(A). En el caso del transporte marítimo, laforma del casco, la potencia de la maquinariay la eficiencia de los propulsores son críticosen su desempeño. Por otro lado, los reque-rimientos del operador son la carga (Wc), lavelocidad (V) y la autonomía. La figura 3muestra la relación entre FT y velocidadpara diferentes tipos de vehículos.

En general, interesa el mayor FT, lo cual esindicativo de una alta velocidad o alta capacidadde carga, con baja demanda de potencia. De lafigura anterior, en la cual se han incluidobuques modernos y prototipos bajo estudio, sepuede apreciar que el FT tiene una alta depen-dencia en el tipo de vehículo y la velocidad.

Los buques tipo monocasco de altocoeficiente prismático tienen alto FT, pero sonsensibles al estado de mar, ya que en malascondiciones pueden verse obligados a redu-

cir su velocidad en más de un 25%, lo que afec-ta la confiabilidad de una entrega oportuna.Esta limitación explica la lógica actual del pre-cio del transporte, la cual se asocia princi-palmente al fenómeno de resistencia (este fueuno de los factores críticos en el abandono delSL-7). Por otro lado, sobre los 60 nudosprácticamente no se observan buques detransporte, sino que lanchas de competi-ción, capaces de planear en el agua. En la figu-ra anterior, se ha superpuesto una curvade referencia, para la cual se ha asumido quelos buques no experimentan resistencia porformación de ola ni una degradación de la efi-ciencia propulsiva, sino que sólo se mantieneuna resistencia viscosa bajo los paráme-tros típicos de baja velocidad.

Potencial de Alta Velocidad en el TransporteMarítimo.

El potencial de un transporte maríti-mo rápido depende de la capacidad para eva-dir las limitaciones de la tecnología y las prác-ticas de diseño actuales. Los nuevos diseños,en especial aquellos buques con un FT entre10 y 40, y una velocidad entre 30 y 60 nudos,

Figura 4. Vehículos aptos para transporte transoceánico y tendencia evolutiva.




son opciones válidas si tienen éxito en: i) Reducir la resistencia al avance

que limita al transporte marítimo tradicional,ii) Utilizar propulsores cuyo rendi-

miento y eficiencia no se degraden a alta velo-cidad, como sucede en los propulsores clá-sicos,

iii) Disponer de mayor potencia pro-pulsiva, que permita sobrepasar los límitesimpuestos por la resistencia de ola.

iv) Incorporar nuevos materiales.

Reducción de la Resistencia.La reducción de la resistencia al avan-

ce se logra mediante el alejamiento de losmodos de sustentación vigentes, hacia dise-ños menos resistentes, como se apreciaen la figura 4.

En esta figura se ha representado unavariedad de vehículos para el transportetransoceánico arreglados según el modo desustentación, que van desde los aerodiná-micos, pasando por los aerostáticos e hidros-táticos, hasta los hidrodinámicos. Al substituirparte de la sustentación hidrostática, sepermite mayor velocidad y en la mayoría delos casos también se mejora el comporta-miento marinero, lo cual facilita un serviciomás puntual. La figura 5 muestra la potenciaefectiva (PE) específica al desplazamiento,que logran los distintos diseños según elnúmero de Fronde, un número adimensio-nal indicativo del nivel de Ro.

A continuación, se enuncian algunosbuques cuyos diseños tienen mayor poten-cial de evolución comercial en el medianoplazo. A modo de referencia, compitiendo conel transporte marítimo, se encuentran los nue-vos gigantes de la aviación (por ejemplo, lasversiones de carga de los futuros avionesBoeing 747-400X Stretch, el Airbus A3XX-100,o el Sukhoi KR-860). Otro vehículo aéreo conun buen potencial es el aeróstato rígido(por ejemplo, el nuevo CargoLifter alemán),resurgimiento del "Luftschiff Zeppelin",cuya principal ventaja es la independenciade los terminales marítimos. Por último,entre aviones y buques están los vehículostipo "avión de efecto superficie", como los anti-guos "Ekranoplan" de origen ruso, hidroa-viones gigantes que se sustentan a no másde 5 mts. sobre el nivel del mar. La dificultadprincipal de este último es la incompatibili-dad con los terminales, y su degradaciónestructural por corrosión. No obstante, losFT de todos estos vehículos son limitados,con un bajo valor relativo de su FTs, y porende son opciones de alto precio de trans-porte, además que sus contenedores son dis-tintos al estándar actual.

La primera reacción para reducir laresistencia es utilizar buques más estilizados,de modo que el oleaje que generan sea demenor magnitud y más corto en relación ala eslora, sin embargo éstos tienden, a igualdesplazamiento, a ser menos estables trans-versalmente y de peor comportamientomarinero. Este diseño puede compensarsecon un casco en V a proa, con una mayorsuperficie de flotación, espejo ancho, y unmayor francobordo. Dos cascos represen-tativos de esta aproximación son el delferry Gotland, construido por Alstom paraoperar en el Báltico a velocidades de 35nudos, y el Taurus, de Fincantieri, con unacapacidad de 1.200 tons DWT, y que alcan-za los 40 nudos.

Otra opción es evitar Ro, y utilizarsumergibles y semisumergibles. Aún cuan-do es una alternativa técnicamente posible,requieren estructuras cilíndricas resistentesFigura 5. Tendencia en la relación de potencia a velocidad.




a una presión cercana a 1.2 MPa, que los hacepesados y caros. Sin embargo, lo más com-plejo es su incompatibilidad con los puertosexistentes y probablemente la necesidad deotra geometría en sus contenedores, porejemplo una forma hexagonal compacta.

También es posible usar modificadoresde ola (ej. el típico bulbo de proa). En estecaso, puede emplearse una proa de entradainvertida, común por otras razones enbuques antiguos y que se ha propuestopara reducir la ola del BathMax 1500, comotambién del DD21, aunque puede degradarel comportamiento marinero si posee pocofrancobordo.

Otra alternativa es el uso de multicascos(catamaranes, trimaranes, etc.), lo cual equi-vale a utilizar "varios buques" delgados, uni-dos por una “plataforma común", con lo quese obtiene un buen comportamiento marinerosin una pérdida de estabilidad transversal. Unade las limitaciones de estos diseños es laresistencia estructural de la plataforma, laque se compensa utilizando materiales con unamenor razón de resistencia a densidad, comoel aluminio o el plástico reforzado, y queposeen una adecuada tenacidad. Otra limitaciónes la insuficiencia de boyantés, la cual secorrige con pontones sumergidos. Cabe seña-lar que en la actualidad, existe una cantidadapreciable de buques tipo catamarán de altavelocidad, muchos de ellos con su casco yestructuras de aluminio, y esloras de hasta 100m. Son representativos de este concepto loscatamaranes rompeolas de InCat, Australia. LosS W A T H3 son una forma de catamarán, pero seasocian mejor a dos submarinos paralelos con"velas" más grandes, que generan poca ola yque sostienen una estructura superior. Estosbuques tienen muy buen comportamiento mari-nero, pero no son muy veloces y calan más queun monocasco.

La quinta alternativa es substituir partede la sustentación hidrostática, característicade los buques convencionales, por empujeascendente, lo cual se logra mediante efec-tos estáticos y dinámicos. En esta opción exis-

ten varias formas y combinaciones posibles,que se aprecian conceptualmente en lafigura 6.

Una de ellas es el uso del "hidroplano",en que el buque despega a medida queadquiere velocidad para luego sustentarsehidrodinámicamente. En general, estosvehículos no se han establecido con unbuen potencial de FT, y por ahora se limitanal transporte de pasajeros.

Otra posibilidad es el vehículo de col-chón de aire (ACV), en que éste se levanta,y por ende se vuelve menos resistente, alinyectar aire a una cavidad de paredes fle-xibles bajo el vehículo, con las ventajasque se vuelve más económico al consumirsu combustible y que posee capacidad anfi-bia. El vehículo del "efecto de Superficie"(SES), es similar al ACV pero recurre a unasustentación hidrostática parcial en doscascos laterales rígidos, con lo cual aumen-ta su potencial de velocidad a costa de sucapacidad anfibia. Un diseño con un buenpotencial es el "SeaLance", proyectado porel DK Group Inc., de Alemania, que posee uncasco central bajo el cual se inyecta aire, paranavegar a más de 42 nudos, el cual se com-plementa con estructuras laterales paramejorar la estabilidad transversal, que lo haceparecer un trimarán. Su capacidad nominales de 1.200 TEU (Twenty-foot Equivalent Unit).

Otra opción es el uso del "casco deplaneo", en que el buque se levanta hidro-dinámicamente, mediante un fondo plano,más común en lanchas rápidas, el cual si se

Figura 6. Modos de sustentación de vehículos de transporte.

3 Acrónimo inglés que significa doble casco de baja superficie en el plano de flotación.




modifica con una proa en V puede mejorar sucomportamiento marinero. El rendimiento deestos buques depende de la relación deesbeltez, la razón del área de planeo a super-ficie mojada, la posición del centro de planeo,y la forma general de las líneas de planeo. Undiseño que ha encontrado interés comercialde alta velocidad es el "FastShip", proyectadopor la empresa Thornycroft, Giles & Co. paraFastShip Atlantic Inc., y asesorado por MIT, parael transporte entre Filadelfia y Cherburgo.Sus dimensiones generales son similares al SL-7, pero es más veloz y de mayor manga.Posee un casco en V profundo a proa para buencomportamiento marinero y un casco deplaneo posterior, para su ascenso, arreglo quese conoce como monocasco de semiplaneo(SPMH). La capacidad nominal del FastShip esde 1.432 TEU, y se complementa con un sis-tema logístico que incluye un embarque muyrápido. Estos poseen algunas limitacionesque pueden vulnerar su masificación, quedependen de la compatibilidad con el mercadode transporte más que de sus atributos tec-nológicos, y que son: una manga superior alancho del canal de Panamá, y el requisito depuertos especiales y dedicados. De hecho, cadaterminal invertirá entre US$ 70 y 100 millonespara atender a estos buques.

Así como el SeaLance y el FastShip, exis-ten otros cascos de sustentación combina-da, que compensan los inconvenientes de untipo de casco con los beneficios de otro.

Propulsores de Alto Rendimiento.Aunque se obtengan cascos de baja

resistencia, aptos para altas velocidades, lautilización de propulsores clásicos (hélicesde tornillo) no es posible, ya que el tamañode éstos los hace poco prácticos, pues losesfuerzos mecánicos en las palas obligan autilizar mayores espesores. Por otro lado, elrendimiento de empuje y su eficiencia pro-pulsiva se ven degradados por la cavitación,debido a la mayor velocidad tangencial de laspalas. Para ciertas aplicaciones, es posible

el uso de hélices supercavitantes,4 pero tie-nen limitaciones debido a la alta velocidadrotacional que se requiere, y a ciertas carac-terísticas de inestabilidad fluidodinámicade este sistema. La alternativa en este casoes utilizar un propulsor compacto que trabajeen un rango que escape a este fenómeno

Lo anterior es posible, utilizando pro-pulsores tipo chorro de agua (waterjets), queoperan bajo el principio de impulso, es decirque hidrodinámicamente éstos se aseme-jan más a una bomba centrífuga de flujosemiaxial que a una hélice, a pesar que geo-métricamente son hélices entubadas, conlas puntas de las palas más anchas para evi-tar pérdidas por circulación y estatores paraalinear la vena de agua, que aspiran el aguadesde el fondo del casco, y la expulsan cercadel espejo de popa del buque. Como el flujoestá a sobrepresión, no experimenta cavitacióny por ende no se ve limitada a alta potencia.

Aparte de lanchas menores, en la actua-lidad existen cerca de 1.000 buques rápidos coneste tipo de propulsor, montados en diferentestipos de cascos, con desplazamientos de hasta4.000 toneladas, algunos de los cuales poseenunidades de hasta 25 MW, con impulsores demás de 2 mts. de diámetro. En el ámbitonaval, estos propulsores ya son comunes en lan-chas, misileras y pequeñas corbetas, y prontose masificarán en corbetas y fragatas, princi-palmente por su efecto en la furtividad. Un arre-glo propulsivo representativo del ámbito marí-timo es la planta DAG-HD del ferry tipo Ro-RoTaurus, que posee 2 waterjets centrales de 22MW, cada uno alimentado por una turbogas LM2500, y 2 waterjets externos con capacidad degobierno, de 13.000 kW, movidos por dosmotores Diesel cada uno, totalizando 70 MW.

Dada su asociación con impulsoreshidráulicos, con experiencias en el rango delos cientos de miles de kW por unidad, no seaprecian inconvenientes de escalamiento deestos propulsores. De hecho, recientemen-te, la empresa KaMeWa autorizó el desarrollode nuevos waterjets con impulsores de

4 Estas son hélices diseñadas para obtener un mayor empuje gracias a la pseudo curvatura del manto cavitante que se crea arti-ficialmente, con una sección geométrica especial.




más de 3 m. de diámetro, con una potenciade 50.000 kW girando a 200 rpm, para ser ins-talados, en conjuntos de cinco unidades, enlos buques de FastShip Inc.

Mayor Potencia Propulsiva.La mayor potencia propulsiva, necesaria

para la navegación de alta velocidad, debeser entregada manteniendo el control de ladensidad de potencia, tanto en peso comoen volumen, para evitar plantas muy volu-minosas o pesadas que reduzcan el poten-cial de transporte. Es comprensible que lapopular propulsión con motores Diesel,una opción de alta eficiencia a distintasvelocidades rotacionales, sea descartadacomo fuente de poder en este tipo de apli-caciones. Por otro lado, aunque la propulsióna vapor no tiene límite superior en potencia,es muy cara de operar. Con la tecnologíaactualmente disponible, la mayor poten-cia sólo se puede obtener de las turbinas agas aeroderivativas.

La turbogas naval más poderosa en laactualidad es la LM 6000, de General Electric,que posee una potencia al eje nominal de alre-dedor de 42 MW a 3.600 rpm, y que corres-ponde a la versión naval de la turbina CF6 paraaviones Boeing 747 y 767, con 270 kN deempuje. Para el desarrollo del Boeing 777, seha construido la serie 800 del modelo Trent(Rolls Royce), la GE9OB (General Electric) yla PW4000 (Pratt&Whitney). Estas turbogaslogran empujes de unos 400 kN, lo queequivale a anticipar turbogas navales aero-d e r i vativas, con más de 60 MW por unidad.

En este caso, el alto consumo específicode combustible a potencia fraccionada no es tanrelevante, pues estas turbogas funcionarán avelocidad nominal, con un CEC del orden de 0.2kg/kW-h, sin embargo el consumo absoluto seráconsiderable. Por ejemplo, cada una de las cincoplantas propulsoras del FastShip consumirá 240toneladas diarias de combustible. Por estarazón, el combustible representará un tercio delcosto de operación, muy similar a la proporciónde costos de los aviones, que en este caso seríade casi US$ 900 mil por viaje.

Se estima que el peso de la plantapropulsora del FastShip, es de 1000 toneladascon un costo estimado de US$ 130 millones,pero deberá tener una capacidad de 5000 tons.de combustible.

La energía nuclear, en una versión GT-MHR (reactor modular acoplado a una turbinade helio), es una opción esperable a media-no plazo. Este reactor, que ha despertado elinterés de varios países para generar elec-tricidad, por su eficiencia térmica, simplici-dad y seguridad, es apropiado para altapotencia propulsiva, y compensaría algunasdesventajas de las turbogas.

Estos reactores funcionan con helio enciclo cerrado, y no emiten productos de com-bustión a la atmósfera, por lo que se puede con-siderar una alternativa comparativamenteecológica, y tiene la capacidad para tolerar lapérdida del refrigerante sin destruir su cora-zón, argumento crítico para obtener licenciade construcción y operación. El gas helio seexpande en una turbina ad-hoc, pudiendoimpulsar directamente a un waterjet, con unpeso específico estimado cercano a 10 kg/kW.Con una mayor capacidad de carga de unas2.600 toneladas, equivalente a una gananciaen FTC de 25% respecto a una planta a tur-bogas, presenta ventajas desde el punto de vistadel control de planeo, ya que el buque no expe-rimentaría variaciones de peso ni de posicióndel centro de planeo al consumir su com-bustible. Este buque sería más caro que unocon la versión turbogas, pero tendría unaeconomía neta por el bajo costo de su com-bustible, cuyo precio además es poco volátil.

El principal problema de la energíanuclear es su estigma, ya que se ha atribuidouna mala percepción de la opinión pública,que ha costado revertir, aunque la Convenciónde las Naciones Unidas sobre el Derecho delMar permite esta propulsión en el MarTerritorial con las previsiones citadas enlos Acuerdos Internacionales. Una posibili-dad para construir la imagen de seguridadde la propulsión nuclear comercial, evitan-do un aborto temprano, es utilizar al comien-zo el reactor sólo en Alta Mar y motores eléc-




tricos acoplados a los waterjets externos, ali-mentados desde la planta de poder eléctri-co, para maniobra en puerto.

Nuevos materiales.Es posible utilizar materiales resisten-

tes de menor densidad, como el aluminio ya futuro el titanio, para substituir WS por WC.El aluminio se utiliza ampliamente en ferriesrápidos.

En resumen, las innovaciones en losbuques rápidos (ver tabla 1) permitirán com-pensar los efectos que, en los años 50, situarona la industria aeronáutica en su posición actual.

Impacto de la Industria Marítima de AltaVelocidad.

La tabla 2 permite apreciar las dife-rencias y capacidades más relevantes de cadavehículo. Se puede observar que, a pesar quela empresa FastShip tiene la intención deentrar primero al mercado, no es muy claroque ésta sea una opción masificable. Se

aprecia mayor potencial de FT en el SeaLance,por su mayor velocidad con menor potenciapropulsiva, que puede ofrecer mayor fre-cuencia con menor capacidad, aunque deberesolver una forma de inyección de aire alcasco, que evite su ingestión en los waterjets.

En la actualidad, ya existe el transportemarítimo de alta velocidad, caracterizado porferries y catamaranes, varios de los cuales

Tabla 1. Principales innovaciones de la industria detransporte rápido.

Tabla 2. Características de algunos vehículos de transporte rápido.




superan las 1.000 toneladas de peso muerto.Si se consolidara una industria de trans-porte marítimo intercontinental de alta velo-cidad, se podría esperar una reactivación dela actividad marítima mundial, recuperandoasí un segmento arrebatado por la aviacióncomercial de carga. Entre otros aspectos,puede implicar la masificación de este tipo deservicio en diversos ámbitos no cubiertos,como el transporte de productos elaboradosde valor intermedio, automóviles, productosperecibles, alimentos frescos, etc. Si se habi-litara este transporte en el Pacífico Sur, sepodría privilegiar a las exportaciones chile-nas de salmones, vino, frutas, etc., y algunasimportaciones de autos del Asia, electrónicapara el hogar, etc., salvo que predomine eltransporte transatlántico con corredoresbioceánicos, por sobre el transpacífico. Porotro lado, la posibilidad de un transporte rápi-do podría estimular el desarrollo mundial determinales marítimos avanzados, nuevossistemas y procesos logísticos e industrias afi-nes a este transporte.

Conviene meditar su impacto en las fuer-zas navales del mundo. Con este tipo de uni-dades se podría reestructurar el transportemarítimo militar. Australia, ya ha tomado encuenta el beneficio del transporte rápido y haarrendado un catamarán rompeolas para suArmada. En efecto, el HMAS AKR 45 J e r v i sB a y, buque de carga Ro-Ro construido porInCat, ha probado sus servicios en lasOperaciones de Paz en Timor Oriental. Estebuque de aluminio, de 86 mts. de eslora y1.250 tons. de desplazamiento, puede trans-portar 500 hombres equipados, incluyendovehículos, con una autonomía de 1.000 mn.a 40 nudos, o más si sacrifica parte de la carga.Los últimos catamaranes de InCat superanlos 100 m de eslora. La Armada de EstadosUnidos apreció las bondades de este diseñoy obtendrá uno para evaluarlo.

Los buques rápidos podrían incidir en eldiseño de las fuerzas navales. En efecto, no sevisualizan argumentos que impidan convertira un catamarán rompeolas en una fragatade alta velocidad, como el concepto de la

figura 7, con una capacidad defensiva intrínsecafrente a submarinos convencionales, que la posi-cionaría ventajosamente en el combate AS.Podría, por ejemplo, portar helicópteros pesa-dos, sonar remolcado, etc.. Este catamarán tam-bién sería apto para multimisiones y comba-te de superficie, pues puede contar con misilesSSM, y portar UAV, operando hasta 45 nudos,50% más que una fragata clásica. Este diseñopuede recordarnos la silueta y el propósito delprototipo T-AGOS Sea Shadow, un catamaránmuy furtivo, de 49 m. de eslora. Por otrolado, este concepto podría forzar la reconfi-guración de las unidades de vigilancia oceánicaen la ZEE, ya que los OPV convencionales noserían capaces de perseguir ni interceptar a losbuques de transporte rápido.

Conclusiones.Debido al mayor intercambio comercial

internacional de bienes de alto valor agregado,se presenta una oportunidad para reactivarel transporte marítimo en el segmento de altavelocidad, que dependerá de la capacidadindustrial para innovar tecnológicamente, yescapar de las actuales prácticas de diseño.Hay nuevos diseños de buques con buen FT,varios de ellos con posibilidades comer-ciales en el corto y mediano plazo, empleandocascos de baja resistencia al avance, que dis-pondrán de turbinas y propulsores waterjetseficientes de alta potencia, y eventualmen-te podría revitalizar la propulsión nuclear conreactores livianos. La disponibilidad de nue-vos materiales estructurales facilita la mayo-ría de las innovaciones.

Figura 7. Diagrama esquemático de una fragata catamaránrompeolas con waterjets.


Excelente el artículo “Torpederas enAcción” del Capitán de Navío Sr. Hugo Alsina Calderón, publicado

en la Revista de Marina Nº 1/2001, porque per-mite conocer la realidad histórica de la ges-tación de algunos acontecimientos de enor-me importancia para nuestra Armada, quenacieron espontáneamente a través de lasideas visionarias de sus integrantes.

En adición a lo anterior, quiero resaltarque en la página 89 el autor comenta: “Fuetambién preciso diseñar y probar un buzo decombate, que fuese protector del frío y del

agua y que además sirviera como salvavidas”.Esa idea fue exitosamente materializadapor la industria petrolera Costa Afuera del Mardel Norte, para proteger de un elemento deseguridad absolutamente necesario paralas dotaciones de las plataformas de pro-ducción. Posteriormente, la Empresa Nacionaldel Petróleo, ENAP, importó este tipo de buzopara el esforzado personal que labora en elestrecho de Magallanes.

Carlos Quiñones LópezContraalmirante

Ex Ministro de Minería.



Para ser efectivo, el sistema debe con-templar un sistema logístico integral, demanera que los beneficios de un transportemarítimo rápido no se diluyan por limitacio-nes en el manejo y distribución final de la carga,o por limitaciones físicas en puertos y canales.

Finalmente, esta tendencia invita areflexionar sobre el impacto que estas tec-nologías podrían tener en el diseño yperfil operacional de las futuras unidades

navales, adoptando diseños menos tra-dicionales bajo la perspectiva actual, porejemplo catamaranes, buques de proainvertida, propulsores de alto rendi-miento, entre otros. Además, esto permitiráque, mediante la utilización de estos cas-cos menos resistentes y propulsoresmenos ruidosos y eficientes, se reaprecieel valor estratégico, táctico y logísticode la velocidad.

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