El centro noruego de investigación SINTEF ha demostrado que la utilización de hélices contrarrotativas (dos propulsores montados en serie que giran en direcciones opuestas) puede aumentar significativamente la eficiencia de propulsión de embarcaciones, reduciendo el consumo de energía y abriendo la puerta a aplicaciones más amplias en el transporte marítimo.
La investigación se encuentra dentro del proyecto Sea Zero, promovido por la naviera Hurtigruten con el objetivo de construir un barco costero de crucero cero emisiones para 2030. Una de las piezas clave de esa estrategia ha sido probar, con resultados preliminares prometedores, sistemas de propulsión que incorporan hélices contrarrotativas combinadas con otros elementos, como propulsores de tracción que juegan un papel similar al de una hélice de avión que “tira” del barco hacia adelante.
Los propulsores contrarrotativas mejoran la eficiencia porque el segundo juego de palas aprovecha parte de la energía que se pierde con una hélice convencional. En una hélice estándar, el flujo que sale detrás de las palas genera turbulencias y remolinos que se traducen en energía desperdiciada. Al colocar una segunda hélice que gira en sentido contrario inmediatamente detrás de la primera, esa energía residual se convierte en impulso adicional y, al mismo tiempo, mejora la calidad del flujo de agua que llega a la hélice posterior.
Según explican los investigadores de SINTEF, este diseño puede superar en más de un 10 % la eficiencia de propulsión de hélices tradicionales en ensayos de modelos a escala. “Vemos que la eficiencia de la propulsión aumenta cuando recuperamos parte de la energía perdida de la hélice delantera y simultáneamente la trasera obtiene un flujo de agua más uniforme. Esto puede proporcionar más de un 10 % de mejora en comparación con hélices convencionales”, afirma Øyvind Rabliås, investigador principal del proyecto.
Para evaluar estos sistemas, SINTEF ha diseñado y fabricado equipos de medición específicos que permiten probar modelos de hélices contrarrotativas en tanques de ensayo y túneles de cavitación. Estos dispositivos incluyen dinamómetros integrados en modelos de barco para medir fuerzas y parámetros de propulsión con gran precisión, y variantes adaptadas tanto para ensayos en tanques como en pruebas de mar abierto. Un enfoque multidisciplinar que involucra desde técnicos en instrumentación hasta hidrodinamistas ha sido clave para desarrollar esta capacidad de prueba.
La naviera Hurtigruten ha sido uno de los principales colaboradores industriales en estas pruebas, suministrando datos reales y validando los conceptos en instalaciones avanzadas como el túnel de cavitación del Centro Noruego de Tecnología Oceánica. “Es fantástico para nosotros poder poner a prueba todas las partes del diseño Sea Zero en un laboratorio tan profesional y avanzado como el de SINTEF”, explica Gerry Larsson-Fedde, director de operaciones de Hurtigruten. “Las hélices contrarrotativas son nuevas para nosotros, y no son comunes en los barcos, por eso es tan importante realizar pruebas exhaustivas antes de implementarlas en la práctica”.
A pesar de sus ventajas, las hélices contrarrotativas no son una tecnología reciente, pero su adopción ha sido limitada en el sector comercial debido a su diseño más complejo y los mayores costes asociados. El sistema exige un eje concéntrico doble (un eje dentro de otro) con robustos mecanismos para soportar las fuerzas opuestas de las dos hélices, lo que complica tanto su fabricación como el mantenimiento en condiciones de explotación real.
“El proceso de diseño también es más complicado que para hélices convencionales, no solo por los fenómenos de flujo complejos, sino por la gran cantidad de parámetros que deben ajustarse, como la relación de diámetros y la proporción de revoluciones entre las dos hélices”, señala Rabliås.
No obstante, los investigadores consideran que la tecnología ha alcanzado un nivel de madurez que permite su uso más amplio. “Junto con nuestros socios de investigación, hemos dedicado mucho tiempo a entender y desarrollar soluciones para esto. Ahora creemos que la tecnología está madura y lista para un uso más generalizado”, añade Jahn Terje Johannessen, hidrodinamista senior de Brunvoll, una compañía líder en sistemas de propulsión y maniobra.
El impulso de los sistemas contrarrotativas se enmarca en una tendencia más amplia de la industria naval para reducir el consumo de energía y las emisiones contaminantes. El propio proyecto Sea Zero aspira no solo a incorporar hélices avanzadas, sino también a combinar otras tecnologías como velas retráctiles, sistemas de baterías de gran capacidad y diseños de casco optimizados para alcanzar una reducción del 40 % al 50 % del consumo energético total en comparación con buques convencionales.
Para navieras como Hurtigruten, que operan rutas costeras en condiciones desafiantes, mejorar la eficiencia de propulsión es clave para acercarse al objetivo de operación cero emisiones para 2030, un objetivo ambicioso que propone un enfoque holístico: energías limpias, almacenamiento de energía eficiente y recuperación de energía donde sea posible.
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Hélices contrarrotativas, una solución 'contradictoria' para que los barcos ahorren energía y sean un 10 % más eficientes
