Introducción.Hasta media- dos del siglo 20, práctica- mente todo el trans- porte intercontinental era realizado por mar. A partir de ese momento, la incipiente aviación comercial comenzó a desarrollar su tecno- logía al punto de obtener casi todo el trans- porte de pasajeros y disputar el transporte de aquellas 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, permitiendo de este modo buscar alturas en el espacio donde la resistencia al avance fuese mínima y a la vez aprovechar los nuevos propulsores, en particular el motor de reacción de Whittle y von Ohain, en su versión turboventilador. La industria marítima, más conservadora, no asumió el reto de la aviación, con lo cual quedó relegada al transporte de productos indi- ferenciados de alto volumen, equivalente a más del 90% de toda la carga, y de aquellos cuyo costo, por avión, era limitante o prohibitivo. Esto se mantuvo por varias décadas, y sólo recien- temente se aprecia una tímida tendencia aexplorar nuevas formas y diseños que permiten recuperar una parte del terreno perdido. Es pro- bable que la razón de esta demora haya sido por un lado la falta de interés de las empresas navieras debido a la profundización de la industria aeronáutica, por otro lado al riesgo comercial dado el nivel de complejidad para modelar la hidrodinámica de diseños avanzados y, finalmente, a la escasez de sistemas de pro- pulsión lo suficientemente innovadores, equi- valente a lo que fue en su época el propulsor turbojet en la aviación. El propósito de esta somera investi- gación es revisar las razones del estado actual del transporte marítimo y explorar las tendencias previsibles en la arquitectura naval y propulsión que permitirían su revi- talización frente al medio aeronáutico, el posi- ble efecto en diversas industrias y servicios afines a este transporte, como la construc- ción naval, la producción de nuevos moto- res y propulsores, etc., y finalmente especular sobre 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, en forma muy resumida, por los atributos queRevista de Marina Nº 2/2001 186POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO 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, Construcción e Ingeniería Naval de la A.P.N. REPORTAJE ACTUALIDADREVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 186 Revista de Marina Nº 2/2001187 POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO se señalan en el recuadro de la Figura 1, los que 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 está cubierto por estos medios, nos lleva a for- mular las siguientes preguntas: ¿existe alguna tecnología aeronáutica o un con- junto de ellas que agrave la pérdida de competitividad de la industria marítima frente a la aviación?, o bien ¿existe una oportunidad a partir de un conjunto actual o potencial de tecnologías náuticas que per- mitan recuperar la competitividad de esa industria? La respuesta es afirmativa en ambos casos, pues existen renovadas tecnologías aeronáuticas que podrían llegar a erosionar la parte de mayor valor unitario del transporte marítimo, acelerada por la desregulación y la creciente competencia, que ha respondi- do con mayor frecuencia de aviones de unpoco menor capacidad y mayor autono- mía. Pero, también se visualizan tecnologí- as navales, que aún no han alcanzado un tamaño crítico, que pueden arrebatarle aquella parte de menor valor unitario del transporte aéreo. Debido a la creciente interdependencia de las distintas economías y mercados, el intercambio comercial de productos ela- borados es un fenómeno que se incremen- ta agresivamente, y potencia los servicios de transporte, los cuales se ven acelerados por otros fenómenos, como la desregulación de 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 el transporte intercontinental, en el cual el transporte marítimo puede asegurarse una parte del beneficio. Para este último, existe un potencial de transporte rápido de pro- ductos de demanda justo a tiempo, merca- dos de oportunidad, e incluso de productosFigura 1. Atributos y costos de los vehículos de transporte transatlántico.REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 187 Revista de Marina Nº 2/2001 188JULIO VERGARA AIMONE perecibles y alimentos frescos, que son de alto valor unitario. Pero, no se trata sólo de tecnologías de transporte transoceánico. Este es un eslabón en una cadena de acti- vidades productivas, logísticas y transporte que colocan un producto, en manos de un cliente, que se ha adquirido a un proveedor distante. En este caso, las nuevas tecnologías logísticas y de información pueden fomen- tar una u otra forma de transporte. El sistema de transporte moderno no sólo debe ser eficaz en la navegación. También debe ser confiable, y muy rápido en el embarque y desembarque portuario, y debe ser efectivo en la recepción, clasificación, recolección, despacho y entrega final de la carga. Hoy es usual que, aparte del transporte entre puertos, un car- gamento permanezca entre 3 y 10 días más en actividades de estiba, transferencia, desem- barque, recepción, aduana, etc., según el tipo 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 que invita a innovaciones logísticas radicales, pero juiciosas frente a la estructura del mer- cado del transporte. Conviene recordar el caso del buque portacontenedor SL-7 de Sealand, que fuera parte de una flota de buques rápidos de 55.000 tons. de desplaza- miento, proyectada en los años 70, con plan- tas a vapor de alta potencia, para lograr más de 33 nudos, sin contenedores ISO. Por ello, quedaron fuera del mercado en plena crisis del petróleo, aunque pudieron ser transformados para la Armada de Estados Unidos. Similar con- sideración es la de los buques tipo LASH y SEA- BEE, que utilizan barcas con una capacidad muy superior al contenedor estándar, para un embarque más rápido y eficiente, pero que han quedado confinados a un mercado reducido por no ser el diseño dominante. El transporte eficiente obliga a observar todos los costos asociados, ya que el servicio de puerto, los sistemas de manejo de la carga, y el transporte a los terminales puederepresentar casi tres cuartas partes del costo total de la operación, esto es excluyendo el costo del vehículo de transporte, el que a su vez depende de la complejidad del diseño y de la cantidad de unidades que se requiere para un flujo de carga. En lo que se refiere al transporte mismo, el tiempo y garantía de entrega en ese período se traducen en sobre precios, lo cual explica las tarifas disímiles que separan a los 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 maximiza la utilización del buque. Esto no es simple, pues hasta ahora ha sido empírico y complejo de modelar teóricamente, ya que aparecen efec- tos acoplados y problemas de escala. En principio se trata de combinar adecuada- mente los factores señalados en la figura 2. El primer factor es la Resistencia al Avance, la cual es la fuerza requerida para mover el buque a una determinada velocidad (se acostumbra referirlo a la fuerza necesa- ria para remolcarlo, en mar calma y sin interferencia de un remolcador). Para su estudio, ésta se divide en varios componentes de la Resistencia Total (R T): 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.REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 188 Revista de Marina Nº 2/2001189 POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO R T=R F+R E+R O+R V+R A+ ... Como el agua es viscosa, ésta se adhie- re localmente al casco y genera fuerzas cortantes en capas tangenciales al casco que se desplazan a distintas velocidades. El momentum entregado al medio se traduce en la Resistencia Friccional (R F), que es simple de estimar a partir de modelos y coeficientes conocidos, y depende princi- palmente de la velocidad, las propiedades del agua y la magnitud de la superficie mojada. El avance del casco produce una estela que se va engrosando en su interacción, y cuya frontera se conoce como capa límite. Donde cambia la forma del casco, y en los apéndi- ces, se produce una separación, agregándose la Resistencia por Corrientes de Eddy (R E) . La Resistencia por Formación de Ola (R O) es la fuerza resistente más compleja y limitante en la velocidad de los buques de superficie. Se debe a las presiones normales al casco, las cuales 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 olas transversales y divergentes. En la práctica, hay interferencias entre los frentes de ola y efec- tos dimensionales que dificultan su predicción, a lo cual se le suma el oleaje natural. También se desarrolla una Resistencia por Viento ( R V), que interesa en buques de gran obra muerta y superestructura, y la Resistencia por Aceleración (R A), que interesa al diseñador para dimensionar el margen de potencia, entre otras formas de resistencia. Así como R Faumenta con casi el cua- drado de la velocidad, R Opuede aumentar en ciertas condiciones hasta con el séxtuplo de la velocidad. Se ha demostrado que esta resistencia es máxima cuando la distancia entre crestas de dos olas transversales sucesivas es igual a la eslora del buque, la cual se constituye en una "barrera económica", que es difícil de cruzar, y que para sobrepasarla, exige contar con alta potencia instalada o un casco más afinado.El segundo factor es la Eficiencia del Propulsor, que es el mecanismo encargado de transmitir el empu- je. El propulsor más común es la hélice de tornillo, el que semejando una helicoide, y con un cierto res- balamiento, transmite su impulso al buque mientras se "atornilla" en el agua. Para alta demanda de potencia,2 e l diseñador debe considerar distribuirla en más de un eje, lo cual generalmente afecta la geo- metría del casco. Una forma complementaria de entregar mayor potencia es aumentar el diámetro de la hélice o la velocidad rotacional del eje propulsor, en cuyo caso se producen problemas físicos e hidrodinámicos. Las palas de la hélice se acercan al casco, con lo que se generan fuerzas pulsantes destructivas y ruidos indeseables, lo cual para evitarse obli- ga a inclinar el eje propulsor, con una pérdida neta de empuje. Por otro lado, una hélice más grande o rápida tiene una mayor veloci- dad tangencial en los extremos de las palas, lo que produce la cavitación, fenómeno responsable de la erosión de las palas, de una pérdida abrupta de eficiencia, y de genera- ción de ruido. Por estas razones, existe una limitación en la adición de potencia. Los aviones modernos tienen ventajas en todos estos aspectos, pues se han diseñado para operar en alturas donde la viscosidad es muy baja, y por ello experimentan una míni- ma resistencia friccional (resistencia análoga a R F), una baja resistencia de vórtice (análo- ga a R E), y mientras vuelen a velocidades sub- sónicas, no observarán resistencia por for- mación de ondas de presión (análoga a R O) , 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 pueden manejar mejor los fluidos poco densos. “La barrera económica” exige contar 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. REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 189 Revista de Marina Nº 2/2001 190JULIO VERGARA AIMONE Tendencias en el Transporte Marítimo. En los últimos años, han aparecido muchos diseños de buques avanzados para transporte rápido, y se han materializado varios de ellos como respuesta a la deman- da de servicios de transporte más rápidos y confiables, pero no tan caros como el trans- porte aéreo. Estos diseños compiten en rendimiento, comportamiento marinero, potencia instalada, consumo de combusti- ble, tamaño unitario, autonomía y velocidad. Para representar mejor sus atributos y compararlos con otros vehículos de transpor- te, se puede utilizar el concepto de Factor de Transporte (FT), el cual es un factor adi- mensional que relaciona el peso (W), la velocidad de diseño (V) y la potencia nomi- nal para propulsión y sustentación (P S) , del siguiente modo: FT =W V P S Este factor se asemeja a otros pará- metros utilizados en la evaluación de modosde tra nspor te , com o la Efi cie nc ia d e Transporte y la Relación de Ascenso versus Resistencia, pero es más útil para comparar formas y fuentes de poder más avanzadas. El peso del vehículo puede subdividirse en tres elementos, el peso de las estructuras y sistemas de propulsión y soporte (W S), el peso de la carga (W C) y el peso del com- bustible (W F), lo cual permite establecer comp on ent es sim ple s de l Fa ctor de Transporte (sistema, carga y combustible): La expresión anterior puede ser reaco- modada para reflejar mejor los factores de dise- ño del vehículo y los requerimientos del operador, quedando de la siguiente manera: FT = W C. (1 + W S) . V + A . CEC Ps ( W C) Así, los principales factores de diseño del vehículo son el peso de las estructuras y sistemas (Ws), la potencia nominal (Ps) y el consumo específico de combustible (CEC),FT = (W S+ W C+ W F) . V = W S.V + W C. V + W F. V = FT S + FT C+ FT F P SP SP SP SFigura 3. Factor de transporte de vehículos transoceánicos.REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 190 Revista de Marina Nº 2/2001191 POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO siendo los dos primeros elementos más sensibles y en compromiso, afectados por el tipo de vehículo y los materiales, mientras que el 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, la forma del casco, la potencia de la maquinaria y la eficiencia de los propulsores son críticos en su desempeño. Por otro lado, los reque- rimientos del operador son la carga (Wc), la velocidad (V) y la autonomía. La figura 3 muestra la relación entre FT y velocidad para diferentes tipos de vehículos. En general, interesa el mayor FT, lo cual es indicativo de una alta velocidad o alta capacidad de carga, con baja demanda de potencia. De la figura anterior, en la cual se han incluido buques modernos y prototipos bajo estudio, se puede apreciar que el FT tiene una alta depen- dencia en el tipo de vehículo y la velocidad. Los buques tipo monocasco de alto coeficiente prismático tienen alto FT, pero son sensibles al estado de mar, ya que en malas condiciones 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 fue uno de los factores críticos en el abandono del SL-7). Por otro lado, sobre los 60 nudos prácticamente no se observan buques de transporte, sino que lanchas de competi- ción, capaces de planear en el agua. En la figu- ra anterior, se ha superpuesto una curva de referencia, para la cual se ha asumido que los buques no experimentan resistencia por formación de ola ni una degradación de la efi- ciencia propulsiva, sino que sólo se mantiene una resistencia viscosa bajo los paráme- tros típicos de baja velocidad. Potencial de Alta Velocidad en el Transporte Marítimo. 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 entre 10 y 40, y una velocidad entre 30 y 60 nudos,Figura 4. Vehículos aptos para transporte transoceánico y tendencia evolutiva.REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 191 Revista de Marina Nº 2/2001 192JULIO VERGARA AIMONE 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 límites impuestos 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 los modos de sustentación vigentes, hacia dise- ños menos resistentes, como se aprecia en la figura 4. En esta figura se ha representado una variedad de vehículos para el transporte transoceánico arreglados según el modo de sustentación, que van desde los aerodiná- micos, pasando por los aerostáticos e hidros- táticos, hasta los hidrodinámicos. Al substituir parte de la sustentación hidrostática, se permite mayor velocidad y en la mayoría de los casos también se mejora el comporta- miento marinero, lo cual facilita un servicio más puntual. La figura 5 muestra la potencia efectiva (P E) específica al desplazamiento, que logran los distintos diseños según el número de Fronde, un número adimensio- nal indicativo del nivel de Ro. A continuación, se enuncian algunos buques cuyos diseños tienen mayor poten- cial de evolución comercial en el mediano plazo. A modo de referencia, compitiendo con el transporte marítimo, se encuentran los nue- vos gigantes de la aviación (por ejemplo, las versiones de carga de los futuros aviones Boeing 747-400X Stretch, el Airbus A3XX-100, o el Sukhoi KR-860). Otro vehículo aéreo con un buen potencial es el aeróstato rígido (por ejemplo, el nuevo CargoLifter alemán), resurgimiento del "Luftschiff Zeppelin", cuya principal ventaja es la independencia de los terminales marítimos. Por último, entre aviones y buques están los vehículos tipo "avión de efecto superficie", como los anti- guos "Ekranoplan" de origen ruso, hidroa- viones gigantes que se sustentan a no más de 5 mts. sobre el nivel del mar. La dificultad principal de este último es la incompatibili- dad con los terminales, y su degradación estructural por corrosión. No obstante, los FT de todos estos vehículos son limitados, con un bajo valor relativo de su FTs, y por ende son opciones de alto precio de trans- porte, además que sus contenedores son dis- tintos al estándar actual. La primera reacción para reducir la resistencia es utilizar buques más estilizados, de modo que el oleaje que generan sea de menor magnitud y más corto en relación a la eslora, sin embargo éstos tienden, a igual desplazamiento, a ser menos estables trans- versalmente y de peor comportamiento marinero. Este diseño puede compensarse con un casco en V a proa, con una mayor superficie de flotación, espejo ancho, y un mayor francobordo. Dos cascos represen- tativos de esta aproximación son el del ferry Gotland, construido por Alstom para operar en el Báltico a velocidades de 35 nudos, y el Taurus, de Fincantieri, con una capacidad de 1.200 tons DWT, y que alcan- za los 40 nudos. Otra opción es evitar Ro, y utilizar sumergibles y semisumergibles. Aún cuan- do es una alternativa técnicamente posible, requieren estructuras cilíndricas resistentesFigura 5. Tendencia en la relación de potencia a velocidad.REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 192 Revista de Marina Nº 2/2001193 POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO a una presión cercana a 1.2 MPa, que los hace pesados y caros. Sin embargo, lo más com- plejo es su incompatibilidad con los puertos existentes y probablemente la necesidad de otra geometría en sus contenedores, por ejemplo una forma hexagonal compacta. También es posible usar modificadores de ola (ej. el típico bulbo de proa). En este caso, puede emplearse una proa de entrada invertida, común por otras razones en buques antiguos y que se ha propuesto para reducir la ola del BathMax 1500, como también del DD21, aunque puede degradar el comportamiento marinero si posee poco francobordo. 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 que se obtiene un buen comportamiento marinero sin una pérdida de estabilidad transversal. Una de las limitaciones de estos diseños es la resistencia estructural de la plataforma, la que se compensa utilizando materiales con una menor razón de resistencia a densidad, como el aluminio o el plástico reforzado, y que poseen una adecuada tenacidad. Otra limitación es la insuficiencia de boyantés, la cual se corrige con pontones sumergidos. Cabe seña- lar que en la actualidad, existe una cantidad apreciable de buques tipo catamarán de alta velocidad, muchos de ellos con su casco y estructuras de aluminio, y esloras de hasta 100 m. Son representativos de este concepto los catamaranes rompeolas de InCat, Australia. Los S W A T H3 son una forma de catamarán, pero se asocian mejor a dos submarinos paralelos con "velas" más grandes, que generan poca ola y que sostienen una estructura superior. Estos buques tienen muy buen comportamiento mari- nero, pero no son muy veloces y calan más que un monocasco. La quinta alternativa es substituir parte de la sustentación hidrostática, característica de los buques convencionales, por empuje ascendente, 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 la figura 6. Una de ellas es el uso del "hidroplano", en que el buque despega a medida que adquiere velocidad para luego sustentarse hidrodinámicamente. En general, estos vehículos no se han establecido con un buen potencial de FT, y por ahora se limitan al 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, al inyectar aire a una cavidad de paredes fle- xibles bajo el vehículo, con las ventajas que se vuelve más económico al consumir su combustible y que posee capacidad anfi- bia. El vehículo del "efecto de Superficie" (SES), es similar al ACV pero recurre a una sustentación hidrostática parcial en dos cascos laterales rígidos, con lo cual aumen- ta su potencial de velocidad a costa de su capacidad anfibia. Un diseño con un buen potencial es el "SeaLance", proyectado por el DK Group Inc., de Alemania, que posee un casco central bajo el cual se inyecta aire, para navegar a más de 42 nudos, el cual se com- plementa con estructuras laterales para mejorar la estabilidad transversal, que lo hace parecer un trimarán. Su capacidad nominal es de 1.200 TEU (Twenty-foot Equivalent Unit). Otra opción es el uso del "casco de planeo", en que el buque se levanta hidro- dinámicamente, mediante un fondo plano, más común en lanchas rápidas, el cual si seFigura 6. Modos de sustentación de vehículos de transporte.3Acrónimo inglés que significa doble casco de baja superficie en el plano de flotación. REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 193 Revista de Marina Nº 2/2001 194JULIO VERGARA AIMONE modifica con una proa en V puede mejorar su comportamiento marinero. El rendimiento de estos buques depende de la relación de esbeltez, 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. Un diseño que ha encontrado interés comercial de alta velocidad es el "FastShip", proyectado por la empresa Thornycroft, Giles & Co. para FastShip Atlantic Inc., y asesorado por MIT, para el 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 buen comportamiento marinero y un casco de planeo posterior, para su ascenso, arreglo que se conoce como monocasco de semiplaneo (SPMH). La capacidad nominal del FastShip es de 1.432 TEU, y se complementa con un sis- tema logístico que incluye un embarque muy rápido. Estos poseen algunas limitaciones que pueden vulnerar su masificación, que dependen de la compatibilidad con el mercado de transporte más que de sus atributos tec- nológicos, y que son: una manga superior al ancho del canal de Panamá, y el requisito de puertos especiales y dedicados. De hecho, cada terminal invertirá entre US$ 70 y 100 millones para atender a estos buques. Así como el SeaLance y el FastShip, exis- ten otros cascos de sustentación combina- da, que compensan los inconvenientes de un tipo de casco con los beneficios de otro. Propulsores de Alto Rendimiento. Aunque se obtengan cascos de baja resistencia, aptos para altas velocidades, la utilización de propulsores clásicos (hélices de tornillo) no es posible, ya que el tamaño de éstos los hace poco prácticos, pues los esfuerzos mecánicos en las palas obligan a utilizar mayores espesores. Por otro lado, el rendimiento de empuje y su eficiencia pro- pulsiva se ven degradados por la cavitación, debido a la mayor velocidad tangencial de las palas. Para ciertas aplicaciones, es posibleel uso de hélices supercavitantes,4 pero tie- nen limitaciones debido a la alta velocidad rotacional que se requiere, y a ciertas carac- terísticas de inestabilidad fluidodinámica de este sistema. La alternativa en este caso es utilizar un propulsor compacto que trabaje en un rango que escape a este fenómeno Lo anterior es posible, utilizando pro- pulsores tipo chorro de agua (waterjets), que operan bajo el principio de impulso, es decir que hidrodinámicamente éstos se aseme- jan más a una bomba centrífuga de flujo semiaxial que a una hélice, a pesar que geo- métricamente son hélices entubadas, con las puntas de las palas más anchas para evi- tar pérdidas por circulación y estatores para alinear la vena de agua, que aspiran el agua desde el fondo del casco, y la expulsan cerca del espejo de popa del buque. Como el flujo está a sobrepresión, no experimenta cavitación y por ende no se ve limitada a alta potencia. Aparte de lanchas menores, en la actua- lidad existen cerca de 1.000 buques rápidos con este tipo de propulsor, montados en diferentes tipos de cascos, con desplazamientos de hasta 4.000 toneladas, algunos de los cuales poseen unidades de hasta 25 MW, con impulsores de más de 2 mts. de diámetro. En el ámbito naval, estos propulsores ya son comunes en lan- chas, misileras y pequeñas corbetas, y pronto se 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-Ro Taurus, que posee 2 waterjets centrales de 22 MW, cada uno alimentado por una turbogas LM 2500, y 2 waterjets externos con capacidad de gobierno, de 13.000 kW, movidos por dos motores Diesel cada uno, totalizando 70 MW. Dada su asociación con impulsores hidráulicos, con experiencias en el rango de los cientos de miles de kW por unidad, no se aprecian inconvenientes de escalamiento de estos propulsores. De hecho, recientemen- te, la empresa KaMeWa autorizó el desarrollo de nuevos waterjets con impulsores de4 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. REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 194 Revista de Marina Nº 2/2001195 POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO más de 3 m. de diámetro, con una potencia de 50.000 kW girando a 200 rpm, para ser ins- talados, en conjuntos de cinco unidades, en los buques de FastShip Inc. Mayor Potencia Propulsiva. La mayor potencia propulsiva, necesaria para la navegación de alta velocidad, debe ser entregada manteniendo el control de la densidad de potencia, tanto en peso como en volumen, para evitar plantas muy volu- minosas o pesadas que reduzcan el poten- cial de transporte. Es comprensible que la popular propulsión con motores Diesel, una opción de alta eficiencia a distintas velocidades rotacionales, sea descartada como fuente de poder en este tipo de apli- caciones. Por otro lado, aunque la propulsión a vapor no tiene límite superior en potencia, es muy cara de operar. Con la tecnología actualmente disponible, la mayor poten- cia sólo se puede obtener de las turbinas a gas aeroderivativas. La turbogas naval más poderosa en la actualidad 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 para aviones Boeing 747 y 767, con 270 kN de empuje. Para el desarrollo del Boeing 777, se ha construido la serie 800 del modelo Trent (Rolls Royce), la GE9OB (General Electric) y la PW4000 (Pratt&Whitney). Estas turbogas logran empujes de unos 400 kN, lo que equivale a anticipar turbogas navales aero- d e r i vativas, con más de 60 MW por unidad. En este caso, el alto consumo específico de combustible a potencia fraccionada no es tan relevante, pues estas turbogas funcionarán a velocidad nominal, con un CEC del orden de 0.2 kg/kW-h, sin embargo el consumo absoluto será considerable. Por ejemplo, cada una de las cinco plantas propulsoras del FastShip consumirá 240 toneladas diarias de combustible. Por esta razón, el combustible representará un tercio del costo de operación, muy similar a la proporción de costos de los aviones, que en este caso sería de casi US$ 900 mil por viaje. Se estima que el peso de la planta propulsora del FastShip, es de 1000 toneladas con 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 turbina de helio), es una opción esperable a media- no plazo. Este reactor, que ha despertado el interés de varios países para generar elec- tricidad, por su eficiencia térmica, simplici- dad y seguridad, es apropiado para alta potencia propulsiva, y compensaría algunas desventajas de las turbogas. Estos reactores funcionan con helio en ciclo cerrado, y no emiten productos de com- bustión a la atmósfera, por lo que se puede con- siderar una alternativa comparativamente ecológica, y tiene la capacidad para tolerar la pérdida del refrigerante sin destruir su cora- zón, argumento crítico para obtener licencia de construcción y operación. El gas helio se expande en una turbina ad-hoc, pudiendo impulsar directamente a un waterjet, con un peso específico estimado cercano a 10 kg/kW. Con una mayor capacidad de carga de unas 2.600 toneladas, equivalente a una ganancia en FTC de 25% respecto a una planta a tur- bogas, presenta ventajas desde el punto de vista del control de planeo, ya que el buque no expe- rimentaría variaciones de peso ni de posición del centro de planeo al consumir su com- bustible. Este buque sería más caro que uno con la versión turbogas, pero tendría una economía neta por el bajo costo de su com- bustible, cuyo precio además es poco volátil. El principal problema de la energía nuclear es su estigma, ya que se ha atribuido una mala percepción de la opinión pública, que ha costado revertir, aunque la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar permite esta propulsión en el Mar Territorial con las previsiones citadas en los Acuerdos Internacionales. Una posibili- dad para construir la imagen de seguridad de la propulsión nuclear comercial, evitan- do un aborto temprano, es utilizar al comien- zo el reactor sólo en Alta Mar y motores eléc-REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 195 Revista de Marina Nº 2/2001 196JULIO VERGARA AIMONE 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 y a futuro el titanio, para substituir W Spor W C. El aluminio se utiliza ampliamente en ferries rápidos. En resumen, las innovaciones en los buques rápidos (ver tabla 1) permitirán com- pensar los efectos que, en los años 50, situaron a la industria aeronáutica en su posición actual. Impacto de la Industria Marítima de Alta Velocidad. La tabla 2 permite apreciar las dife- rencias y capacidades más relevantes de cada vehículo. Se puede observar que, a pesar que la empresa FastShip tiene la intención de entrar primero al mercado, no es muy claro que ésta sea una opción masificable. Seaprecia mayor potencial de FT en el SeaLance, por su mayor velocidad con menor potencia propulsiva, que puede ofrecer mayor fre- cuencia con menor capacidad, aunque debe resolver una forma de inyección de aire al casco, que evite su ingestión en los waterjets. En la actualidad, ya existe el transporte marítimo de alta velocidad, caracterizado por ferries y catamaranes, varios de los cualesTabla 1. Principales innovaciones de la industria de transporte rápido.Tabla 2. Características de algunos vehículos de transporte rápido.REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 196 Revista de Marina Nº 2/2001197 POSIBILIDADES EN EL TRANSPORTE MARITIMO 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 de la actividad marítima mundial, recuperando así un segmento arrebatado por la aviación comercial de carga. Entre otros aspectos, puede implicar la masificación de este tipo de servicio en diversos ámbitos no cubiertos, como el transporte de productos elaborados de valor intermedio, automóviles, productos perecibles, alimentos frescos, etc. Si se habi- litara este transporte en el Pacífico Sur, se podría privilegiar a las exportaciones chile- nas de salmones, vino, frutas, etc., y algunas importaciones de autos del Asia, electrónica para el hogar, etc., salvo que predomine el transporte transatlántico con corredores bioceánicos, por sobre el transpacífico. Por otro lado, la posibilidad de un transporte rápi- do podría estimular el desarrollo mundial de terminales marítimos avanzados, nuevos sistemas 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 transporte marítimo militar. Australia, ya ha tomado en cuenta el beneficio del transporte rápido y ha arrendado un catamarán rompeolas para su Armada. En efecto, el HMAS AKR 45 J e r v i s B a y, buque de carga Ro-Ro construido por InC at, ha probado sus servicios en las Operaciones de Paz en Timor Oriental. Este buque de aluminio, de 86 mts. de eslora y 1.250 tons. de desplazamiento, puede trans- portar 500 hombres equipados, incluyendo vehículos, con una autonomía de 1.000 mn. a 40 nudos, o más si sacrifica parte de la carga. Los últimos catamaranes de InCat superan los 100 m de eslora. La Armada de Estados Unidos apreció las bondades de este diseño y obtendrá uno para evaluarlo. Los buques rápidos podrían incidir en el diseño de las fuerzas navales. En efecto, no se visualizan argumentos que impidan convertir a un catamarán rompeolas en una fragata de alta velocidad, como el concepto de lafigura 7, con una capacidad defensiva intrínseca frente 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 misiles SSM, y portar UAV, operando hasta 45 nudos, 50% más que una fragata clásica. Este diseño puede recordarnos la silueta y el propósito del prototipo T-AGOS Sea Shadow, un catamarán muy furtivo, de 49 m. de eslora. Por otro lado, este concepto podría forzar la reconfi- guración de las unidades de vigilancia oceánica en la ZEE, ya que los OPV convencionales no serían capaces de perseguir ni interceptar a los buques de transporte rápido. Conclusiones. Debido al mayor intercambio comercial internacional de bienes de alto valor agregado, se presenta una oportunidad para reactivar el transporte marítimo en el segmento de alta velocidad, que dependerá de la capacidad industrial para innovar tecnológicamente, y escapar 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, empleando cascos de baja resistencia al avance, que dis- pondrán de turbinas y propulsores waterjets eficientes de alta potencia, y eventualmen- te podría revitalizar la propulsión nuclear con reactores livianos. La disponibilidad de nue- vos materiales estructurales facilita la mayo- ría de las innovaciones. Figura 7. Diagrama esquemático de una fragata catamarán rompeolas con waterjets.REVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 197 Excelente el artículo “Torpederas en Acción” 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, que nacieron espontáneamente a través de las ideas visionarias de sus integrantes. En adición a lo anterior, quiero resaltar que en la página 89 el autor comenta: “Fue también preciso diseñar y probar un buzo de combate, que fuese protector del frío y delagua y que además sirviera como salvavidas”. Esa idea fue exitosamente materializada por la industria petrolera Costa Afuera del Mar del Norte, para proteger de un elemento de seguridad absolutamente necesario para las dotaciones de las plataformas de pro- ducción. Posteriormente, la Empresa Nacional del Petróleo, ENAP, importó este tipo de buzo para el esforzado personal que labora en el estrecho de Magallanes. Carlos Quiñones López Contraalmirante Ex Ministro de Minería. Revista de Marina Nº 2/2001 198 JULIO VERGARA AIMONE Para ser efectivo, el sistema debe con- templar un sistema logístico integral, de manera que los beneficios de un transporte marítimo 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 a reflexionar sobre el impacto que estas tec- nologías podrían tener en el diseño y perfil operacional de las futuras unidadesnavales, adoptando diseños menos tra- dicionales bajo la perspectiva actual, por ejemplo catamaranes, buques de proa in v er t id a , p ro p u ls or e s de al t o r e nd i - miento, entre otros. Además, esto permitirá que, mediante la utilización de estos cas- c os me no s res is te n tes y p ro p uls or es menos ruidosos y eficientes, se reaprecie el valor estratégico, táctico y logístico de la velocidad. 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EN MI OPINIONREVISMAR 2/01 18/06/2002 9:06 AM Página 198