1  

MAGNusMAGNus y SU CONOCIDO O DESCONOCIDO EFECTOy SU CONOCIDO O DESCONOCIDO EFECTO

 

 J osé Luis M ariño RodríguezJ osé Luis M ariño Rodríguez

Alum no Alum no 2º C2º C urso Ciencia urso Ciencia

Vigo Vigo Dic Dic 2013 2013

 

 

  2  

 

Hace     unos   cuantos   años   un   compañero   de   trabajo   me   preguntó   si   era  

posible   que   un   barco   se  moviese,   usando   cilindros   verticales   en   lugar   de   velas,  

como  sistema  propulsor.  Confieso  que  la  pregunta  me  sorprendió  y  supongo  que  

también  aquel  que  no   lo  haya  oído  hasta  ahora.  Hasta  yo   llegué  a  creer  que  era  

una  “leyenda  urbana”  que  como  tantas  otras  pululan  por  la  red,    pero  no  obstante  

me  vi  en  la  obligación  de  dar  una  respuesta  basada  en  la  física,  por  lo  cual  no  tuve  

más   remedio   que   acudir   a   la   biblioteca   y   consultar   viejos   y   nuevos   tratados   de  

fluidos.  

La   búsqueda   me   condujo   en   principio   al   físico   alemán   Heinrich   Gustav  

Magnus  (1802-­‐1870  )  cuya  fama  se  la  dio  justamente  el  estudio  que  explicaba  las  

causas  del  cambio  en  la  trayectoria  en  algunos  deportes  tales  como  el  golf,  futbol  

o  tenis  o  el  propio  boomerang,  en  los  que  se  hace  uso  de  pelotas  en  rotación  que

cambian de trayectoria.

Por  medio  de  las  explicaciones  de  este  físico  alemán  será  mas  fácil  entender    

la  causa  que  origina  y  hace  modificar  la  dirección  a  través  del  aire  de  pelotas  que  

giran   y   se   desplazan   al   mismo   tiempo.   Basta   observar   las     pelotas   “liftadas   o  

cortadas  de  Nadal  o  los  balones  disparados  en  una  falta,  cerca  de  la  portería  por  

Ronaldo  en  un  partido  de  futbol  intentado  engañar  al  portero.  

Pues   bien:   este   físico   comprobó   experimentalmente   que   por   efecto   de   la  

velocidad  de  rotación  de  la  pelota  y  la  viscosidad  del  medio  en  el  que  se  encuentra  

en  los  extremos  de  la  pelota  se  generan  efectos  contrarios,  es  decir  en  una  parte  

de  esta  pelota  la  velocidad  tangencial  producida  por  giro  es  contrarestada  por  la  

velocidad   de   desplazamiento   de   esta   y   en   el   lado   contrario   las   velocidades   se  

suman  como  se  puede  ver  en  la  figura.  

Magnus  .  El  conocido  o  desconocido  efecto  

  3  

Fig 1 Fig 2

Todo  ello  se  debe  al  efecto  de  la  viscosidad;  los  elementos  de  un  fluido  que  

se   encuentran   en   contacto   con   la   superficie   límite,   son   arrastrados   por   el  

movimiento  de  giro  del  cilindro,  de  tal  forma  que  en  la  parte  superior  del  cilindro    

los  elementos  de  fluido  disminuirán    de  velocidad  y  en  cambio,  en  la  parte  inferior  

su  velocidad  aumentará  tal  como  se  ve  en  la  figura.    

La   verdad   es   que   es   Bernuilli,   padre   de   la   hidrodinámica,   que   como  

sabemos   es   la   parte   de   física   que   estudia   a   los   fluidos   (gases   o   liquidos   )   en  

movimiento,   el   que   con   sus   famosos   Principios1     relacionan   la   velocidad   y   la  

presión   de   los   objetos   que   se   mueven   dentro   de   un   fluido2,   los   que   dan  

consistencia  a  este  efecto  Magnus  

                                                                                                               

1  El  principio  de  Bernuilli  El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un flujo laminar moviéndose a lo largo de una corriente de agua. expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:

• Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido. • Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea. • Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

2  Debe tratase de un fluido laminar o corriente laminar. Es laminar cuando este movimiento es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente laminar.  

Magnus  y  su  conocido  o  desconocido  efecto    

  4  

Es   justamente   la   diferencia   de   presión   el   que   origina   una   fuerza   sobre   la  

bola  que  motiva  el  cambio  de  dirección  de  esta  “la  presión  del  aire  será  menor  en  

aquellos   puntos   donde   la   velocidad del   fluido   es   mayor   y   viceversa. En  

consecuencia,  en  el  ejemplo  de  nuestro  dibujo,  debido  a  que  la  velocidad  del  aire  

es  mayor  en  la  parte  inferior  de  la  pelota  por  su  giro  sobre  sí  misma,  la  presión  en  

esa   zona   será   menor   que   en   la   parte   superior,   por   lo   que   el   esférico  

experimentará  una  fuerza  dirigida  hacia  abajo  que  hará  que  alcance  el  suelo  antes  

de  lo  que  lo  haría  si  no  se  diese  el  efecto  Magnus  

En   la   figura   3   se   puede   ver   gráficamente   como   actúa   la   diferencia   de  

presiones  y  la  fuerza  resultante  sobre  una  bola  que  gira  a  través  del  aire.  

Fig 3

Y   ahora,   ¿   todo   esto   que   relación   tiene   con   la   introducción   y   la   pregunta  

sobre  el  tema  de  las  velas?  Pues  bien,    resulta  que  también  en  Alemania  en  el  siglo  

pasado   vivió   otro   físico   un   tal   -­‐Anton   Flettner   -­‐   que     en   colaboración   con   otro    

colaborador  especialista  en  mecánica  de  fluidos,  Prandtl,  llegó  a  la  conclusión  de  

que   dicho   -­‐efecto  Magnus   -­‐   podía   ser   desarrollado  para   ser   explotado   como  un  

innovador  y  eficaz  sistema  de  propulsión  en  los  buques  en  lugar  de  velas    

Magnus  .  El  conocido  o  desconocido  efecto  

  5  

Este   físico,   Anton   Flettner,   y   sus   colaboradores   introdujeron   de   forma  

experimental  a  principios  del  siglo  pasado  en  un  antiguo  buque  llamado  “Buckau”  

y   luego   rebautizado   como   “Baden   Baden   “,   dos   rotores   verticales   en   forma   de  

cilindros  que  sobresalían  de  la  cubierta,  como  podemos  ver  en  la  imagen  Fig  5  

Los   rotores   se   conocieron   como   Flettner   rottors   en   honor   a   este   señor   y  

ofrecía  grandes  ventajas  sobre  el  sistema  más  convencional  de  empuje  por  velas,  

que   se   traducía   en     menos   peso   de   velas   y   jarcia33     y   por   lo   tanto   en   mayor    

rendimiento.    

 

Fig 4

Los   resultados   no   cumplieron   las   expectativas   y   la   gran   depresión   de   los  

años   20   motivó   la   paralización   del   desarrollo   de   este   prototipo   y   por   tanto   la  

posible   comercialización   de   este   nuevo   e   ingenioso   sistema   de   propulsión   que  

podría  haber  sido  incorporado  a  nuevos  barcos.  Tampoco  la  bajada  de  precio  de  

los  combustibles  favoreció  una  mayor  experimentación  del  mismo.  

                                                                                                               

3  Jarcia.:  sistema  de  aparejos:  palos  velas  y  cabos  de  los  barcos  de  vela  

Magnus  y  su  conocido  o  desconocido  efecto    

  6  

Fig 5

No   obstante   la   continua   búsqueda   de   sistemas   enérgicos   limpios   en   los  

comienzos  de  este  siglo  dio  como  resultado  que  una  empresa,  de  nuevo  alemana,    

dedicada  al  desarrollo  y  fabricación  de  productos  basados  en  tecnologías  limpias  

como   aerogeneradores,   la   que   encargase   el   prototipo   E-­‐1   con   este   sistema   de  

rotores,  incorporando  cuatro  grandes  cilindros,  a  un  astillero  en  Kiev.  Este  buque    

fue  entregado  realizando  satisfactoriamente  su  primera   travesía  en  el  año  2010  

Fig  6.    

El     buque   efectivamente   utiliza   el   efecto  Magnus   usando   los   rotores  

Flettner    para  su  propulsión  combinándolo  con  unos  motores  eléctricos    que  

giran   asociados   al   efecto   del   viento   y   generan   una   fuerza   que   impulsa   al  

navío.  

Fig 6  

Magnus  .  El  conocido  o  desconocido  efecto  

  7  

El  singular  buque  inició  su  viaje  en  el  puerto  alemán  de  Emden  atravesó  el  

océano  Atlántico  hasta  un  puerto  en  Brasil.   (En  el  video   ,cuyo  enlace   incluyo,  se  

puede  observar  su  tamaño  y  su  navegación  en  la  travesía  de  estreno).  

http://www.youtube.com/watch?v=2pQga7jxAyc

De  momento  no  se  dispone  información  del  resultado  económico  de  este  ni  

del  encargo  de  otros  nuevos  buques  que  vayan  a  utilizar  este  innovador  sistema    

Para   terminar   les   indico   que   también   este   efecto-­‐   el   Magnus-­‐   es   el  

responsable   de   que   nuestros   aviones   vuelen   ,   pero   eso   es   ya   otra   historia.

Jose Luis Mariño Rodriguez Alumno 2 curso Ciencia

Vigo Dic 2013

Bibliografia.

Victor L Streeter, Mecanica de Fluidos 4º edición J. Craft, H. Iacovides and B. E. Launder, Dynamic Perfomance of Flettner Rotors with and without Thom discst Turbulence Mechanics Group, School of MACE University of Manchester, Manchester

Enciclopedia Británica The Magnus Force