Hipótesis sobre la Materia formada por Campos Electromagnéticos

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Aclaración:

Si bien yo soy Ingeniero Mecánico y no soy Licenciado en Física y no tengo el conocimiento físico y matemático necesario para poder demostrar que estas hipótesis y conceptos que expreso aquí se comporten realmente de esta forma; yo igualmente los menciono y expongo en este Blog porque realmente pienso que la materia puede estar formada de la forma que aquí menciono y por si a alguien que sea Licenciado o Experto en Física le pueda servir este punto de vista mío respecto de como estarían formadas las partículas y la materia que conocemos en la actualidad para poder estudiar y demostrar mas profundamente la validación de estos conceptos. 

Hipótesis principales de porque la materia estaría compuesta por campos electromagnéticos

Como con dos fotones o campos electromagnéticos de altas energías se pueden formar en determinadas condiciones un Electrón y un Positrón y este Electrón ya tiene una determinada “Masa” y a esa Masa que solo está formada por campos electromagnéticos ya es a lo que nosotros le llamamos “Materia”.

Además, cada vez que con la energía nuclear, ya sea de fisión de Uranio o Plutonio o de fusión del Deuterio y Tritio se desintegra un neutrón este neutrón genera sobre todo ondas electromagnéticas de alta energía como rayos gamma y calor, con el cual después generamos la energía eléctrica, y este calor y los respectivos rayos gamma siempre están formados por campos electromagnéticos de diferentes frecuencias y longitudes de onda, pero siempre son campos electromagnéticos y sin la existencia o aparición de terceros elementos en las reacciones de creación o desintegración de las partículas en campos electromagnéticos.

Y cada vez que se desintegra la materia con la antimateria aparecen ondas electromagnéticas de altas energías; y cada vez que en los distintos equipos de ensayos de las partículas y subparticulas que forman el átomo, desintegramos las partículas, las partículas más grandes emiten radiación o campos electromagnéticos más otras subpartículas que la forman, hasta llegar a las subpartículas más pequeñas donde también muchas de ellas se terminan desintegrando en campos electromagnéticos.

Por lo tanto, si se pueden formar partículas cómo los electrones que ya tienen una determinada "Masa" solo con campos electromagnéticos y si además cada vez que destruimos o abrimos las partículas y sus subpartículas obtenemos campos electromagnéticos los más lógico de pensar es que justamente esas partículas y subpartículas estén compuestas de lo que por un lado las crean y por otro lado obtenemos o sale, cada vez que las destruimos, abrimos o desintegramos, que justamente son, como dijimos, siempre campos electromagnéticos.

Las partículas generan a los campos de fuerzas o los campos electromagnéticos generan a las partículas

Las Partículas de los átomos pueden crear y absorber Campos Electromagnéticos que en general son de bajas o medianas frecuencias y energías, pero a su vez, en mi opinión, las Partículas están formadas por Campos Electromagnéticos que en general serían de altas energías como los rayos gamma sobre todo.

En la actualidad se cree o se piensa que las partículas son la base de los fenómenos físicos y todos los demás fenómenos y efectos físicos como los campos electromagnéticos y los demás campos de fuerzas dependen de las interacciones entre las partículas y las subpartículas, pero en mi opinión y desde mi punto de vista esto es al revés, o sea, que son sobre todo los campos electromagnéticos con sus distintas características y con los distintos campos de fuerza que los constituirían como sería un campo eléctrico y un campo magnético variable más un campo gravitatorio y más el campo de fuerzas generado por la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear residual son la base de los fenómenos y efectos físicos que conocemos, y estas características que tendría el campo electromagnético formado de esta manera es lo que le daría las distintas características que tienen las diferentes partículas y subpartículas que forman a los átomos, la materia y a los demás fenómenos y efectos físicos que conocemos actualmente.

Desde mi punto de vista esta Hipótesis explica mejor los siguientes efectos físicos respecto de cómo los explican las teorías actuales

1. Masa de las Partículas y la Materia (Hipótesis 2).

2. Mecanismo de funcionamiento de los átomos:

    2.1. Giro de los electrones alrededor del núcleo atómico (Hipótesis 3).

    2.2. Emisión y absorción de fotones de los átomos (Hipótesis 4).

3. Conductividad Térmica de los Materiales (Hipótesis 5).

4. Campos Gravitatorios, Magnéticos y Eléctricos Estacionarios (Hipótesis 7).

5. Alta densidad de los Agujeros Negros (Hipótesis 9).

Hipótesis 1: Confinamiento de los Campos Electromagnéticos por la Fuerza Nuclear Fuerte

En mi opinión el confinamiento de los campos electromagnéticos que formarían las partículas y subpartículas del átomo o que existen actualmente como los Neutrones, Protones, Electrones y hasta los Neutrinos se podrían producir debido a la fuerza nuclear fuerte, ya que esta fuerza en mi opinión sería producida por los propios campos electromagnéticos como también generan el campo gravitatorio, que en mi opinión los campos gravitatorios también son siempre generados por los campos electromagnéticos, y que en el caso de los campos gravitatorios que tienen las partículas son lo que nos dan la idea de que esa partícula tiene una determinada “Masa”.

Y como la fuerza nuclear fuerte es mayor cuanto menor es la distancia entre los campos electromagnéticos, una posibilidad es que el confinamiento de los campos electromagnéticos pueda estar vinculado a la acción de esta fuerza nuclear fuerte entre el mismo campo electromagnético esférico entre sí y que evitaría que el campo electromagnético se expanda y se desconfine. Igualmente esta fuerza nuclear fuerte debe tener un valor que permita que las partículas queden confinadas y si esta fuerza no es muy fuerte, como puede pasar en los casos que los campos electromagnéticos sean de poca energía y esta fuerza nuclear fuerte tenga un valor muy bajo este confinamiento no pueda realizarse, ya que según se observa que la mayoría de las partículas y subpartículas estarían formadas por campos electromagnéticos de alta energía o rayos gamma.

Además es necesario que las partículas tanto los Protones como los Neutrones, los Electrones y los Neutrinos no se superpongan entre si y no ocupen dos partículas el mismo lugar en el espacio y esto se lograría por el efecto de la fuerza nuclear residual o fuerza nuclear fuerte expansiva que se da a menores distancia que la fuerza atractiva o interacción nuclear fuerte atractiva, por lo tanto la fuerza o interacción nuclear fuerte atractiva haría que los campos electromagnéticos se confinen en forma esférica y la fuerza nuclear residual expansiva haría que los campos electromagnéticos confinados no se superpongan entre ellos formando una especie de límite o coraza en las partículas o en los campos electromagnéticos una vez confinados.

Hipótesis 2: Masa y Campos Gravitatorios de las Partículas del Átomo y la Materia

La Masa de las partículas sería la equivalente a la energía que tienen los campos electromagnéticos que forman a las partículas (por la formula  E = m * c^2) y el campo gravitatorio del campo electromagnético confinado que forma a la partículas es lo que nos da la noción de que la partícula tiene una determinada “Masa”, ya que todos los campos electromagnéticos por tener una determinada cantidad de energía forman una campo gravitatorio como propone la teoría de la relatividad de Einstein y además la Masa de una partícula la medimos por la ley gravitación universal de Newton que nos dice que dos Masas generan una atracción gravitatoria debido al campo gravitatorio que generan sus masas y dicho valor de la Masa dependerá de la energía de los campos electromagnéticos confinados que generan los campos gravitatorios de las partículas que forman a los átomos y a la Materia.

Este concepto de formación de la Masa de las partículas que forman a los átomos y a la materia es distinta a la que propone el actual Modelo Estandar que propone que es el Bosón de Higgs lo que origina la masa de las partículas del átomo y de la Materia y del cual yo no estoy de acuerdo ya que para mí lo que a nosotros nos da la noción de que una partícula tiene una determinada Masa son los campos gravitatorios generados por los campos electromagnéticos confinados que forman a las partículas como mencione en el párrafo anterior.

Hipótesis 3: Giro de los Electrones alrededor del Núcleo Atómico

Considerando que en las partículas con cargas ya sea el Protón con carga positiva y el Electrón con carga negativa dichas cargas eléctricas se moverían alrededor de la partícula y girando con una velocidad igual a la velocidad de la luz, que es la velocidad con la que se mueven o desplazan los campos de fuerzas en el vacío, con esto tenemos que para una partícula de menor diámetro y tamaño la frecuencia de giro de los campos eléctricos y magnéticos alrededor de la partícula es mayor cuanto menor es la partícula, y esto tiene sentido con el hecho de que las partículas más pequeñas son más movedizas y más rápidas que las partículas más grandes como el caso de los neutrinos que llegan a velocidades cercanas a la velocidad de la luz y esto se puede deber un poco al hecho de que al tener las partículas más pequeñas menor masa que las partículas más grandes y por otro lado a que la frecuencia de giro de sus campos eléctricos y magnéticos alrededor de las partículas también sea mayor y haga a estas partículas más movedizas cuando sus campos eléctricos y magnéticos giratorios interactúan entre las partículas y generen que las partículas tomen velocidades una distinta de otra.

Y en el caso del electrón que gira alrededor del Protón como las dos partículas tienen frecuencias de giro de sus campos eléctricos y magnéticos distintos pero con cargas eléctricas opuestas que tienden a acercarse, a medida que el electrón tienda a acercarse al protón como la partículas siguen a sus campos eléctricos giratorios y no a la partícula en si misma las partículas tenderán a girar una alrededor de la otra siempre que las frecuencias de giro de sus campos eléctricos sean distintos, en cambio con el caso de electrón y del positrón como la dos partículas tienen masas similares o iguales, una girara en torno a la otra en forma de ruedas contrarotantes a la misma velocidad hasta que se acerquen dichas partículas, tomen contacto entre si y se desintegren como ocurre actualmente.

Por lo tanto, el electrón giraría alrededor de su protón asociado debido a la acción de los campos eléctricos giratorios de las partículas que al ser uno negativo y otro positivo tienden a acercarse pero la fuerza centrífuga del electrón impide que el electrón se acerque del todo al protón y quede girando en su entorno en los orbitales como se observa habitualmente que los electrones giran alrededor de los núcleos atómicos y de los protones.

Hipótesis 4: Emisión y Absorción de Fotones de los Átomos

Considerando la hipótesis anterior donde un electrón giraría alrededor del núcleo del átomo y de su protón asociado debido a la velocidad en que giraría el campo eléctrico formado por el Protón, y considerando que una carga eléctrica acelerada forma un campo electromagnético como es el caso de las antenas de radio que si se hace oscilar una carga eléctrica a una determinada frecuencia se forman ondas electromagnéticos con la misma frecuencia que la frecuencia con la que se mueve la carga eléctrica, y considerando que si el átomo en el que está girando el electrón alrededor del protón a una determinada temperatura y este átomo tiende a desacelerar por ejemplo la velocidad de giro del electrón alrededor del protón existiría una desaceleración del la velocidad de la carga negativa del electrón respecto del campo eléctrico positivo del protón y esto generaría la emisión de una onda electromagnética de este átomo y una disminución de su energía interna y de las frecuencias de los campos eléctricos confinados del protón y del electrón y una disminución de la velocidad de giro del electrón y una disminución del orbital donde gira el electrón.

Y como el campo eléctrico que emiten o absorben los átomos tienen un valor determinado o discreto los orbitales donde giran los electrones alrededor de sus protones son discretos y no continuos como se observa en la realidad. Lo que habría que determinar en este caso de que depende el valor discreto de la energía y la frecuencia de la onda electromagnética que emite o absorbe el átomo en estos casos sabiendo que existiría una aceleración o desaceleración del giro de los campos eléctricos que forman al protón y al electrón cuando una átomo emite o absorbe ondas electromagnéticas o fotones.

Además, yo creo que si se podría determinar el valor de la energía y frecuencias de estas ondas electromagnéticas que absorben y emiten los átomos respecto de la desaceleración o aceleración entre los campos eléctricos giratorios de sus partículas con cargas eléctricas, se podría dar un gran paso hacia adelante en la resolución de cómo funcionan y como son las distintas características que tienen los átomos y que actualmente se realizan con la ecuaciones de la mecánica cuántica, que en la mayoría de los casos son muchos tipos de ecuaciones distintas, y que no dan valores exactos, sino que solamente se obtienen valores aproximados con la mayoría de las ecuaciones que se utilizan actualmente y sin conocer realmente como son los mecanismos reales con los que se producen la mayoría de los efectos de la mecánica cuántica y del funcionamiento de los distintos átomos.

Hipótesis 5: Intercambio de temperatura entre los átomos de un material

 

En mi opinión, el intercambio de temperaturas en el interior de un material o lo que se llama como “Conductividad Térmica” de un material no se debería solo al choque mecánico entre los átomos que tienen mayor agitación térmica y temperatura a los que tienen menor temperatura, si no que para mí también se daría por el intercambio de fotones entre los átomos de mayor temperatura a los de menor temperatura y este intercambio de fotones puede si estar aumentado por los choques mecánicos entre los átomos del material que acelerarían o desacelerarían la velocidad de los electrones de los átomos y esto generaría un aumento de la emisión y absorción de fotones de los átomos que tienen distintas temperaturas y esto sería lo que generaría el aumento de la conductividad térmica de ciertos materiales que tienen una estructura cristalina muy vibratoria como es el caso del Aluminio, ya que la energía de los átomos depende de acuerdo a esta hipótesis de la materia formada por campos electromagnéticos de la frecuencia con la que están formadas las partículas que forman a los átomos y estos valores de la energía y la frecuencia que tienen los campos electromagnéticos confinados que forman a dichas partículas solo se pueden aumentar y disminuir, en un principio, con la emisión y absorción de fotones u ondas electromagnéticas y no de forma únicamente mecánica.

De esta forma, la Conductividad Térmica de los materiales, en un principio, coincidiría con algunos materiales como el Aluminio que tiene una alta conductividad térmica pero una baja capacidad de emitir y absorber radiaciones electromagnéticas o calor, ya que la vibración y los choques mecánicos entre sus átomos acelerarían o desacelerarían los electrones de los átomos, aumentando la emisión y absorción de fotones y ondas electromagnéticas de los mismos y por lo tanto la conductividad térmica de dicho material.

Observaciones físicas que se corresponderían con estas Hipótesis

A. Energía y Frecuencia de los fotones que compondrían a las Partículas y Subpartículas del Átomo y de la Materia

Si calculamos la Energía y la Frecuencia que tendría que tener el campo electromagnético confinado o fotón que forma a las partículas y subparticulas que forman al átomo nos da los valores que muestra la siguiente tabla:

Como se puede ver en los cálculos realizados mostrados en la tabla anterior todas las partículas y subpartículas estarían formadas por campos electromagnéticos o fotones con las frecuencias que corresponden a los Rayos Gamma Blandos y Duros.

Estos resultados nos permiten pensar que las partículas y subpartículas del átomo podrían estar formadas efectivamente por campos electromagnéticos confinados como venimos proponiendo en esta hipótesis ya que las frecuencias que tendrían que tener dichos fotones confinados son las frecuencias con las que se ha observado que aparecen cuando se desintegra la materia en los distintos reactores de Fisión y de Fusión Nuclear y que corresponden a la zona de los Rayos Gammas Blandos Y Duros.

Además, los Neutrinos también podrían estar formados por campos electromagnéticos confinados y generar campos gravitatorios que es lo que nos da la noción de que los Neutrinos también tienen masa como se observa actualmente y es una diferencia más que mi propuesta tiene con el modelo estándar de física de partículas ya que esta teoría considera que los Neutrinos tendrían que tener masa cero y no coincide con la realidad ya que los Neutrinos se ha comprobado que si tienen masa y el campo electromagnético confinado que formaría a los Neutrinos serían correspondientes a los de la luz visible o bien a los fotones que emiten y absorben los átomos.

Hipótesis 6: Desintegración de las partículas del núcleo atómico en la Fisión Nuclear

En mi opinión en la generación de energía por Fisión Nuclear en la destrucción de los núcleos de los átomos muy pesados, como es el caso del Uranio U235 que con la aceptación de un Neutrón se transforma en Uranio236 y se fisiona en Kriptón Kr92 y en Bario Ba141, en la separación de los Núcleos atómicos probablemente por la acción de la fuerza de la interacción nuclear Fuerte genere algún tipo de fuerza de desgarro sobre los Protones o Neutrones del Núcleo del Uranio y estos por esta gran fuerza de desgarro que podría producirse sobre ellos generaría el colapso de estas partículas de Protones o Neutrones y las mismas se desconfinen y se desintegren en forma de radiación de Rayos Gamma como ocurre en estas desintegraciones nucleares por fisión del Uranio.

Hipótesis 7: Campos Gravitatorios, Magnéticos y Eléctricos Estacionarios

Al ser los campos Gravitatorios, Magnéticos y Eléctricos formados por las ondas electromagnéticas y las diversas partículas estacionarios (Como se teorizó también hasta ahora), ya que si no fueran estacionarios y existiría un intercambio de energía entre los campos gravitatorios, magnéticos y eléctricos que generan las partículas y los átomos, la energía y el tamaño de las partículas del átomo formadas por campos electromagnéticos confinados transferirían energía entre si y terminarían teniendo todas las partículas formadas por campos electromagnéticos confinados el mismo tamaño y la misma masa. Por ejemplo, en este caso el electrón terminaría teniendo la misma masa y tamaño que el Protón y el Neutrón y a su vez los Neutrinos que estarían formados por fotones confinados del rango de la luz visible también en su transferencia de energía con las partículas de los átomos aumentarían su masa teniendo el mismo tamaño o un tamaño similar que los electrones, los Protones o los Neutrones.

Por lo tanto si consideramos que las partículas del átomo y las demás partículas formadas por campos electromagnéticos confinados como los Neutrones, Protones, Electrones y Neutrinos mantienen su tamaño, su masa y su energía interna entonces los campos gravitatorios, magnéticos y eléctricos que ellas generan no tendrían que transferir energía y coincide con las actuales teorías que señalan que los campos gravitatorios no consumen ni transfieren energía y por lo tanto se consideran que son campos gravitatorios estacionarios.

Y este tema en conjunción con la Hipótesis 5 nos indica que todas las transferencias de energías entre partículas o átomos se hacen solo a través de las ondas electromagnéticas, los demás campos de fuerzas por si solo producen fuerzas o energías potenciales pero la transferencias de energías entre todos los cuerpos y sus átomos es solo a través de las ondas electromagnéticas.

Hipótesis 8: Cómo los Agujeros Negros estarían formados por los Campos Electromagnéticos

Los Agujeros Negros estarían formados por “materia compacta” de alta densidad como se teorizó hasta ahora, justamente porque estarían formados por los campos electromagnéticos que formarían a la materia y a las partículas del átomo todos compactados y unidos unos de otros sin espacios vacíos entre ellos. O sea, sin los grandes intersticios y espacios vacíos que existen en los átomos entre los electrones y su núcleo, o los intersticios o espacios vacíos que también podrían existir entre las partículas esféricas que forman al núcleo del átomo como los neutrones y los protones. Y por esto último sería que un agujero negro tiene una densidad aún mayor, para una misma masa, que una Estrella de Neutrones por ejemplo.

Email de Contacto:     Martin-Giordano@hotmail.com

Energías Renovables en Argentina

Aprovechamiento de las Energías Renovables en Argentina

Argentina es un país que tiene muchos recursos para el aprovechamiento de las energías renovables, ya sea la energía eólica, la energía solar o los biocombustibles entre otros recursos de menor potencial como la energía geotérmica o la energía de las olas marinas.

Tanto la energía eólica como la energía solar fotovoltaica sus principales aplicaciones son la generación de energía eléctrica para el consumo domiciliario o industrial, en cambio la energía solar térmica puede usarse para el calentamiento de agua sanitaria y de fluidos industriales o en procesos industriales que se necesite calor a altas temperaturas. En el caso de los biocombustibles pueden usarse para generar calor por combustión, en vehículos con motores de combustión interna, para generar energía eléctrica o como materia prima para diversos productos industriales como los bioplásticos, los distintos tipos de materiales sintéticos o algunos tipos de fertilizantes entre otros productos.

En el siguiente mapa de la Argentina puede verse en cada región que recurso renovable puede aprovecharse y mas abajo una explicación de la forma de aprovechamiento y de los usos mas importantes de cada uno de estos recursos.

Mapa del aprovechamiento de las energías renovables en Argentina.

Biocombustibles y Biorecursos.

Generación de Biogás, Bioetanol, Bioaceites y Materiales Sintéticos.

La producción de biocombustibles y el aprovechamiento de los biorrecursos, tanto gaseosos, como líquidos y sólidos esta teniendo un gran avance debido al cada vez mayor estudio e investigación en este tema para sus aprovechamientos como fuentes de energía, para la fabricación de bioproductos y para mejorar la sustentabilidad ambiental.

En el caso de los biocombustibles de primera generación como el bioetanol del maíz y de la caña

de azúcar o el biodiésel del  aceite de soja o de la colza sus usos principales en la actualidad es para sustituir las importaciones de petróleo necesarias para la producción de combustibles de los vehículos con motores de combustión interna como los vehículos nafteros o los diesel, pero su vida como biocombustible estará seguramente acotada a la vida que tenga este tipo de motorizaciones, ya que seguramente en los próximos años estos motores empezarán a ser reemplazados por los vehículos eléctricos ya que tienen un menor consumo y un menor costo de uso que los autos con motores a combustión.

En mi opinión los biocombustibles que pueden tener una mayor implementación en el futuro son los que se pueden obtener a partir de los residuos orgánicos tanto de los residuos urbanos, agrícolas, industriales y forestales y producir a partir de estos el biogás, el bioetanol, los bioaceites y a partir de estos energía eléctrica, energía térmica y los distintos materiales plásticos, químicos y sintéticos.

El Biogás esta formado por una gran variedad de subproductos aprovechables comercialmente y en general esta compuesto por:

1_Metano, entre un 55 a 70% y puede usarse tanto como combustible para la generación de energía o en procesos industriales que se usa hoy en día el gas natural como en la desoxidación del mineral de hierro en la fabricación de acero, u otros procesos de desoxidación de minerales.

2_Dióxido de carbono en un 30 a 45% y puede usarse en procesos industriales como en las soldadoras de acero Mig-Mag, o en la gasificación de las gaseosas, u otros productos comestibles. 

3_Ácidos Sulfhídricos, Sulfúrico, Fosfórico y Sulfuro de Hidrógeno entre otros ácidos en un porcentaje de un 1 o 2%, estos ácidos pueden usarse en una gran cantidad de procesos industriales y en general tienen un alto valor comercial.

4_Compuestos químicos como los silanos que se pueden usar en la industria cosmética.

5_Agua y lodos del biodigestor que se pueden utilizar como fertilizantes con una gran cantidad de nutrientes de gran valor.

Para la producción de biogás se necesita la biodigestión de materia 

orgánica, principalmente del estiercol que se genera en los criaderos de animales de campo como bovinos, porcinos o avícolas, entre otros animales, ya que el resto de los residuos orgánicos que sean de biomasa conviene usarlos en los distintos usos que puede tener la biomasa seca lignocelulósica ya que en general en los biodigestores la materia orgánica que contienen lignina es mas difícil de gasificar. 

El Bioetanol también se puede producir por los métodos de segunda generación a partir de cualquier tipo de residuo orgánico compuesto por biomasa lignocelulósica que en general es cualquier residuo vegetal como pastos, plantas, maderas, bagazos y malezas, con mayor facilidad y eficiencia que si utilizaríamos el proceso de digestión anaeróbica con la que se fabrica el biogás en los biodigestores. Luego con el bioetanol se produce el etileno (C2H4) y a partir de ahí se pueden fabricar una gran cantidad de productos sintéticos como los polietilenos que hoy se obtienen de la craquización del petróleo o del gas natural.

Para la producción de etanol a partir de la biomasa seca lignocelulósica se necesitan 4,5 Kg de biomasa con un poder calorífico superior de unos 4.500 Kcal/kg para producir un litro de etanol con un poder calorífico superior de 5.630 Kcal/litro, por lo que en el proceso de producción de etanol estamos perdiendo un 70% de la energía de la biomasa. Pero una forma interesante a futuro es las pilas de combustible de carbón sólido, o Direct Carbon Fuel Cell (DCFC) en Inglés, que actualmente están en investigación y tienen eficiencias de funcionamiento del orden de 40%, pero tienen el potencial de poder generar un 70% de la energía de la biomasa en electricidad mas un 15% de calor residual a mediana temperatura que puede aprovecharse en ciclos de calefacción, refrigeración u otros usos domésticos e industriales.

En el caso de la biomasa seca que pueden existir una gran cantidad de residuos aprovechables como los rastrojos de los cultivos cerealeros, los restos de podas urbanas o agrícolas, las malezas indeseables en las actividades agrícolas, los residuos forestales o todos los demás tipos de biomasa seca que pueden existir, los mas probable que convenga usarse en las calderas de vapor de algunas fabricas que utilizan el vapor en sus procesos industriales, en la generación de energía eléctrica distribuida en los propios campos donde pasan redes eléctricas a partir de las pilas de combustibles para biomasa sólida (DCFC), en la producción de bioetanol de segunda generación y a partir de este la producción del etileno y los polietilenos, o en la producción del gas de síntesis o Syngas donde a partir de este se pueden fabricar una gran cantidad de polímeros y materiales sintéticos como los que se producen actualmente en la industria petroquímica con gas y petróleo.

Por lo tanto, aprovechando los residuos orgánicos de las actividades productivas que se realizan hoy en día se pueden generar una gran cantidad de energía eléctrica, calor industrial y bioproductos que tienen un gran valor económico y productivo, y se añade valor a los residuos orgánicos que muchas veces son difíciles y costosos de eliminar sin generar algún tipo de contaminación ambiental, y de esta forma se pueden resolver dos problemas con un mismo proceso como es la eliminación de muchos residuos orgánicos y la fabricación de los diferentes tipos de biocombustibles como el biogás y el bioetanol para la producción de energía térmica y eléctrica, o de los diferentes materiales plásticos y sintéticos que se producen en la industria petroquímica hoy en día.

Energía Eólica.

Una fuente de energía eléctrica muy importante dada la cantidad de energía 

que se puede producir y por tener costos de producción bajos al día de hoy es la energía eólica sobre todo para su generación en la región patagónica y en las zonas del sur del mar Argentino ya que ahí es donde existen los vientos con mayor velocidad y con mayor capacidad de que se puedan convertir en energía eléctrica a través de los generadores eólicos, y sobre todo como dijimos por ser una tecnología conocida y existente desde hace muchos años y que tiene un costo de producción de energía similar a otras fuentes de energía como los combustibles fósiles o la energía hidráulica.

Uno de los inconvenientes de la energía eólica es que no siempre existe la misma intensidad de viento y no siempre la energía que puede generarse coincide con el consumo de energía eléctrica que se tiene en ese momento por eso es necesario utilizar sistemas que permitan acoplar la producción de este tipo de energía con el consumo eléctrico que se tiene en cada momento; para esto hoy en día se utilizan sobre todo las usinas hidroeléctricas en las cuales cuando hay mucha energía eólica el consumo eléctrico se abastece con estos aerogeneradores mientras las centrales hidráulicas nos son utilizadas y van almacenando en sus diques agua que no es gastada en ese momento y se usa cuando no hay viento para generar energía la energía hidroeléctrica para abastecer el consumo eléctrico que se produce en los momentos en que no hay viento.

Otra forma de acoplar este tipo de generación de energía renovable con el consumo sería utilizando baterías o capacitores eléctricos que almacenen la energía cuando hay mucho viento y abastezcan luego el consumo eléctrico cuando no hay producción de energía eólica pero el costo de estos acumuladores eléctricos todavía es alto para este tipo de aplicación.

En Argentina las regiones mas ventosas están al sur del país, sobre todo en la región patagónica y sobre las aguas del mar Argentino donde también en el futuro podrá seguramente aprovecharse la energía eólica marina u offshore ya que es también una región de mucho viento y de gran capacidad de producción de energía eólica. En este caso deberán usarse generadores eólicos marinos que para grandes profundidades son del tipo flotante y tienen hoy en día un mayor costo que los aerogeneradores terrestres de eje horizontal pero su costo también podrá seguramente reducirse en un futuro y hacer rentable su utilización.

Energía Solar Fotovoltaica y Termoeléctrica.

La energía solar seguramente será la fuente de energía con mayor uso en el

futuro y con un gran auge en el presente debido a la importante baja de precios que ha tenido esta fuente de energía en los últimos años en que se ha igualado prácticamente a las otras fuentes de energía renovables como la energía eólica o la energía hidroeléctrica, y por ejemplo el costo de generación de energía eléctrica promedio en Argentina, sumando las distintas fuentes de generación de electricidad, es de unos 70 u$s/MWh y la energía solar, junto a la energía eólica en la actualidad a nivel mundial tienen un costo similar que ronda entre los 15 y 30 u$s/MWh, además la energía solar presenta un gran potencial de producción de energía, por esto la energía solar será en el futuro la energía renovable mas importante de Argentina y del mundo ya que hay muchos países que no tienen el potencial eólico que tiene la Argentina pero tienen muy buena capacidad para generar energía solar. Como para tener una referencia la energía eólica o bien los vientos que se producen sobre la superficie terrestre se producen a partir de los cambios de temperatura en el aire que genera la irradiación de energía solar por lo tanto la energía eólica se produce a partir de la conversión del calor de la energía solar en energía cinética de la velocidad de los vientos generados en este proceso, por eso la cantidad de energía solar que se puede generar generalmente y sobre todo a nivel mundial es superior a la energía eólica, amen de que igualmente Argentina tiene muy buenos recursos de viento para generar energía eólica y dentro de su superficie continental , sin contar la energía eólica offshore que se podrá generar en algún momento la energía solar que se puede generar en las regiones áridas y semiáridas de nuestro país es aproximadamente el doble de la energía eólica que se puede generar sobre todo en la región patagónica de nuestro país.

En el caso de la energía solar fotovoltaica el panel solar solo

genera energía ante la presencia de la luz solar, o sea, durante el día, no generando energía en la noche o en días nublados, encontrándose con el mismo inconveniente que tiene la energía eólica de no coincidir la hora en que puede producirse energía eléctrica con las horas de su consumo, pero en el caso de la energía solar termoeléctrica se puede almacenar el calor del sol durante el día en sales fundidas a altas temperaturas (entre 500 y 800 ªC) y generar la energía eléctrica por el mecanismo del ciclo de turbina de vapor durante la noche o en los días nublados, pudiendo de esta manera adaptar la producción de energía al consumo eléctrico solo usando estos sistemas de generación de energía solar. 

Por un tema de costos lo mejor en este caso es generar energía solar con paneles fotovoltaicos durante las horas de sol y generar energía eléctrica cuando no hay sol usando este método de centrales solares termoeléctricas con almacenamiento de sales fundidas a altas temperaturas durante la noche o en los días nublados.

Igualmente, gracias al avance y a la disminución de costos producidos en los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica por medio de los distintos tipos de baterías o acumuladores eléctricos, en algunos casos, puede resultar mas conveniente y más económico el almacenamiento de la energía solar generada por los parques solares durante el día en acumuladores eléctricos para abastecer el pico de consumo de energía que se da durante la tarde noche para uso domiciliario. En este caso se usan una cantidad limitada de acumuladores eléctricos, para no aumentar en forma importante el costo total de instalación de los parques solares y poder abastecer el pico de consumo de energía que se da en las horas mencionadas.

Producción Agropecuaria con Sistemas de Riego en las Regiones Semiáridas. 

Aprovechamiento del agua de lluvia que cae sobre los Parques Solares.

La mayoría de las regiones Argentinas que mejores condiciones de sol tienen para la generación de energía solar son regiones semiáridas y no completamente áridas, pero las cuales con la tecnologías actuales de aprovechamiento del agua para riego no pueden ser totalmente aprovechadas para la producción agropecuaria intensiva debido a la escasez del agua para el riego en dichas regiones.

Una forma de obtener agua extra para el riego en estas zonas es aprovechar el agua de lluvia que caerá sobre las instalaciones de energía solar, recolectandola y regando las zonas aledañas a estas instalaciones de forma de producir un cultivo en forma mas intensiva.

Por ejemplo, si tenemos un lote semiárido de 100 hectáreas es poca la producción agrícola o ganadera que se puede obtener en este lote, pero si en dicho lugar llueve la mitad del agua que tiene que llover para un cultivo intensivo (por ejemplo en el norte de la provincia de Buenos Aires llueve un promedio de 1.000 mm anuales) o sea si en este caso llueven 500 mm anuales la vegetación que produce es pobre y generalmente formada por cardos y espinillos, pero si nosotros ponemos paneles solares en la mitad del lote o sea en 50 hectáreas y recolectamos de alguna forma el agua de la lluvia que cae sobre los paneles solares y regamos las restantes 50 hectáreas tendremos una producción de cualquier tipo de cultivo intensivo en perfectas condiciones, logrando extraer una producción agrícola en estas 50 hectáreas muy superior a la producción que se pueda extraer de las 100 hectáreas semiáridas sin sistemas de riego y además estaremos produciendo una cantidad muy importante de energía solar.

Esta forma de combinar la producción de energía solar y la producción agropecuaria es muy interesante de implementar aquí en Argentina ya que la mayoría de las regiones son semiáridas y no áridas del todo como son las regiones del Noroeste, Cuyo, la Pampa Seca y la Patagonia, pudiéndose aprovechar de una forma muy productiva tanto para la generación de energía solar como para la producción agrícola en muchas regiones de nuestro país.

Además, como la energía eólica o la energía solar que se puede generar en nuestro país es muy superior a la energía eléctrica generada por las centrales hidráulicas (unas 100 veces o mas) el agua que se destina a la generación de electricidad puede destinarse mayormente al riego de las regiones aledañas a las represas hidráulicas existentes en vez de ser utilizada para la generación de electricidad y el agua dulce de la mismas en vez de que terminen escurriendo hacia el mar y desperdiciandose puede ser aprovechada para regar grandes superficies en dichas regiones, sobre todo este caso se da en las regiones del sur de nuestro país donde hay muchos ríos muy caudalosos que se forman por el deshielo de las montañas de la Cordillera de los Andes. Hoy el riego de esta forma esta muy implementado en las provincias de Mendoza y San Juan sobre todo pero también podría ser muy interesante aplicarlo en el resto de las provincias del sur de nuestro país como sería en las cuencas de los ríos de de las provincias de Neuquen, Río Negro, Chubut y Santa Cruz.

Barcos Propulsados a Energía Solar.

Una aplicación muy interesante que tiene la energía solar fotovoltaica es la

de su implementación como fuente de energía en los barcos, ya sean de pequeño o de gran porte, e inclusive para el transporte de grandes cargas interoceánicas como los grandes barcos de cargas actuales. Esto se debe a que en general los barcos tienen un bajo consumo de energía y sobre todo una muy buena relación de energía consumida por tonelada de carga transportada, superior a cualquier otro sistema de transporte como los ferrocarriles, los camiones o los aviones que le permitirá seguramente funcionar exclusivamente con energía solar.

Seguramente los barcos solares comenzarán a fabricarse después que se empiecen a utilizar los barcos propulsados con baterías eléctricas, donde en el futuro seguramente convendrá que a los barcos eléctricos que se están fabricando actualmente se le agregue la mayor cantidad de paneles solares posibles para autoconsumir su propia energía generada y poder disminuir así los costos de la energía comprada para su propulsión a las fuentes de energía eléctrica externas al barco.

En el caso de los barcos interoceánicos de gran porte que tienen una importancia en su uso muy importante ya que transportan la mayoría de las cargas que se exportan o se importan desde Argentina a las otras regiones del mundo, el diseño que yo creo que será mas conveniente para este tipo de barcos solares es hacerlos mas ancho que los barcos convencionales del tipo Panamax o del tipo PostPanamax que son los barcos que podrán pasar por las nuevas exclusas que se están construyendo en el canal de Panamá y que tendrán una profundidad de unos 15 metros y haciendo una estructura de soporte de los paneles solares del barco de forma que pueda agregarse paneles sobre los costados del barco para que el mismo pueda funcionar en forma autónoma durante el día y la noche propulsado exclusivamente con energía solar y que le permitiría como dijimos navegar en forma mas segura sobre zonas de mucha tormenta e inclusive poder navegar en lugares de poca profundidad, lo que permitiría en el caso de Argentina que el barco pueda navegar en zonas río arriba del río Paraná pudiendo llegar en el mejor de los casos hasta la provincias de Chaco y Corrientes o Paraguay.

En ese caso el barco tendrá que cargarse parcialmente en las partes río arriba del río, ya sea de contenedores o cargas a granel como los cereales y luego ir completando la carga del barco hasta llegar a los 15 metros de su calado en zonas mas abajo del río como en Rosario donde podría cargar hasta los 10 o 12 metros o en Buenos Aires o Bahía Blanca donde podría completar la totalidad de la carga y llegar hasta los 15 metros de profundidad.

Esto sería muy importante para estas regiones ya que les permitiría sacar la producción industrial y agropecuaria mas fácilmente lo que significaría un gran avance económico para dichas regiones del norte Argentino, ya que ahora la mercadería debe ser sacada en barcazas hasta las zonas donde puedan ser trasbordadas a barcos transoceánicos de gran calado e impidiendo en muchos casos por las dificultades técnicas o económicas de este tipo de trasbordos un mejor desarrollo económico de dichas regiones.

Los barcos propulsados a energía solar de alta velocidad, o los vehículos navales de efecto suelo también podrán tener una gran implementación en el futuro ya que gracias al aprovechamiento del efecto suelo debajo de la estructura alar porta paneles solares de estas embarcaciones, estos barcos podrán llegar a velocidades superiores a la de los barcos de alta velocidad actuales y además con un marcado menor consumo de combustible por tonelada de carga transportada que los barcos de alta velocidad actuales. 

Barco solar de alta velocidad

Barco propulsado a energía solar de alta velocidad

"High Speed Solar Ship Project"  in English

Figura 1. WIG Hidrodinámico y Aerodinámico (HydAer en Inglés) a energía solar. Este tipo de embarcación puede llegar a velocidades de 200 a 230 Km/h respecto de los 80 a 100 Km/h de velocidad máxima que pueden alcanzar los barcos de altas velocidades actuales.

WIG HydAer o Vehículo Naval de Efecto Suelo propulsado total o parcialmente a energía solar

Para que una embarcación pueda funcionar a energía solar necesita una superficie de captación de la energía del sol varias veces superior al tamaño de su propio casco, para esto es necesario poner una estructura adicional para aumentar la superficie de captación de energía solar y en donde colocar los paneles solares fotovoltaicos para generar la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de la embarcación, tanto para sus sistemas propulsores como para los consumos de energía de los distintos equipos que lleve la misma.

En el caso de embarcaciones que necesiten navegar a alta velocidad un sistema que puede ser adecuado para poder ampliar la superficie de captación de la energía solar es un sistema de alas rebatibles a ambos costados su casco principal. Donde dicha estructura también contara con flotadores en sus laterales para poder soportar el peso de dicha estructura porta paneles solares cuando la misma este desplegada y extendida.

Para disminuir el consumo de energía del barco cuando este navegue a alta velocidad puede ser conveniente que la estructura que está desplegada para poder captar mayor cantidad de energía solar además tenga la forma del ala de un avión, ya que cuando esta embarcación navegue a alta velocidad sobre las alas del barco aparecerá una fuerza de sustentación que tenderá a elevar el casco del barco y a disminuir el contacto del agua con su superficie.

Como la viscosidad cinemática y la densidad del agua es mayor que la del aire, a alta velocidad, la fuerza de resistencia al avance producida por el agua sobre el casco de la embarcación será mayor que la fuerza producida por el aire sobre las alas de esta embarcación, por lo tanto, es mejor que esta embarcación cuando navegue a alta velocidad tenga el menor contacto y rozamiento posible con el agua.

Además, cuando las alas de un avión se desplazan sobre una superficie plana a muy poca altura (entre 0,3 y 3 metros) aparece una sobrepresión del aire debajo de las alas del avión que hace que aumente su fuerza de sustentación y disminuzca su consumo de energía entre un 40 y 60% de cuando el avión se desplaza a una altura convencional. Este efecto es también aprovechado por los WIG (Wings In Ground effect) o vehículos de efecto suelo que funcionan como si fuera un avión en vuelo rasante.

Figura 2. Los cascos que podrá tener serán como los que utilizan los barcos de altas velocidades actuales como los cascos de planeo, los catamaranes o los cascos con hidroalas. 

Sistemas de propulsión y funcionamiento a distintas velocidades.

En este tipo de embarcación los más aconsejable es que su sistema de propulsión este formado por motores eléctricos ya que los mismos tienen un menor tamaño que los motores a combustión interna y además los mismos pueden funcionar sumergidos en el agua y estar colocados junto a los propulsores que se utilicen. Como elementos propulsores lo más conveniente es que se utilicen hélices de alta velocidad, hélices supercavitantes o sistemas de chorro de agua de alta eficiencia que son los sistemas de propulsión que se utilizan en los barcos de alta velocidad actuales.

En general el consumo de la embarcación aumentara con el peso de la carga transportada y la velocidad de la misma, por lo tanto esta embarcación podrá tener dos formas principales de funcionamiento, una a baja velocidad donde el 100 % de su consumo de energía podrá ser suministrado por sus propios paneles solares, llegando a velocidades de unos 30 Km/h aproximadamente. Y otra funcionando a alta velocidad donde las formas de alas de la estructura porta paneles solares y el efecto suelo que se producirá debajo de las mismas le permitirá funcionar con un marcado menor consumo de energía y además llegar a mayores velocidades de crucero que los barcos de altas velocidades actuales.

Igualmente en su funcionamiento a alta velocidad, aunque el consumo total de la embarcación depende del peso total de la misma y del peso de la carga transportada, lo más probable es que no pueda funcionar solo con la energía suministrada por lo paneles solares sino que necesite una energía eléctrica auxiliar, la cual podrá ser entregada por un sistema de acumuladores eléctricos o baterías eléctricas que se recarguen con sistemas de recarga externos a la embarcación en los muelles o en los lugares de fondeo de las mismas.

La ventaja que puede tener este tipo de embarcación respecto de los WIG aéreos que también se están desarrollando en la actualidad es que los propulsores debajo del agua le darán mayor fuerza de empuje y mayor capacidad de frenado cuando la embarcación navegue a bajas velocidades y haga sus movimientos de aceleración y desaceleración de mejor forma ya que esta embarcación siempre tendrá sus propulsores sumergidos en el agua, y que en el caso de los WIGs aéreos despegan y acuatizan como los hacen actualmente los hidroaviones y es de una forma más lenta y compleja de hacer la aceleración, la desaceleración y el posible esquive de bultos o de otras embarcaciones que puedan haber en el agua en el trayecto de esta embarcación de alta velocidad, que esta embarcación con los propulsores subacuáticos que le daría la capacidad de mejorar el manejo y la maniobrabilidad del barco a alta velocidad en esos momentos, ya que en los WIGs aéreos para esquivar un obstáculo u otra embarcación en el agua el WIG debe acelerar y aumentar la potencia de sus motores por el doble o el triple de su potencia de régimen para salir del efecto suelo y poder aumentar su altura y esquivar el obstáculo, y esto lo puede hacer muy vertiginoso y peligroso en los momentos de esquivar otras embarcaciones u obstáculos que estén sobre él agua, mientras que en estos WIG HydAer para esquivar un obstáculo estas embarcaciones primero frenarían y disminuirían su velocidad lenta y progresivamente para que no se produzca una desaceleración muy brusca con el agua, como cualquier embarcación de alta velocidad actual, y luego esquivaría el obstáculo o la otra embarcación y volverían a aumentar su velocidad para continuar su recorrido a alta velocidad siendo una forma mucho más segura para esquivar este tipo de obstáculos u otras embarcaciones que los WIGs aéreos y esta posiblemente sea la ventaja principal de funcionamiento entre estos dos tipos similares de sistemas de transportes de efecto suelo que se desplazan sobre el agua.

Figura 3. El ancho de las alas y su tamaño podrá ajustarse a cada aplicación. Los flotadores laterales sirven además para embolsar el aire debajo de las alas y aumentar el efecto suelo.

Si bien en la actualidad los paneles solares comerciales tienen una eficiencia limitada del orden del 20 al 21 %, menor a la eficiencia que los mismos puedan tener en un futuro, hoy en día también es justificable el uso de este tipo de embarcación ya que el uso de energía solar le permitirá ahorrar de forma considerable el consumo de energía externa de la embarcación ya sea cuando navegue a baja como a alta velocidad respecto del consumo de energía que tienen en estos dos tipos de usos las embarcaciones actuales.

Tipos de aplicaciones y zonas apropiadas para el uso de este tipo de buques.

Figura 4. El amarre y fondeo deberá hacerse de forma que el viento y el oleaje no afecte a la embarcación debido a la importante altura que puede tener el sistema de alas rebatibles cuando esta plegada.

Este buque por tener el sistema de alas laterales muy cerca del agua cuando el mismo navegue con la estructura desplegada y extendida, y por tener una gran altura cuando la estructura de alas rebatibles esta plegada, puede ser que tenga inconvenientes cuando el mismo este navegando si existen fuertes vientos y oleajes. Por esto lo más conveniente es que este tipo de buque se utilice en zonas de aguas abrigadas o en mares abiertos con vientos leves y con la precaución de no exponer esta embarcación a fuertes vientos y oleajes como puede ser un momento de tormentas. 

Tipos de aplicaciones de esta embarcación:

1_ En yates de recreo o esparcimiento, y en barcos deportivos o de pesca con una eslora mayor a  los 10 metros. En este caso cuando estas embarcaciones se muevan a baja velocidad podrán hacerlo en un 100% a energía solar y si necesitan mayor velocidad para su desplazamiento podrán hacerlo a mayor velocidad que las embarcaciones de alta velocidad actuales. Además cuando estén fondeados o sin movimiento podrán aprovechar a recargar las baterías eléctricas que lleve con la estructura alar porta paneles solares extendida.

2_ En barcos policiales o militares de patrullaje de zonas costeras. Pudiendo navegar tanto a baja como a alta velocidad según se necesite durante sus patrullajes o persecusiones.

3_ En Ferrys para el transporte de personas o de cargas desde cortas hasta medianas y largas distancias.

Este tipo de barco de alta velocidad tiene como aplicación más interesante la posibilidad de poder alcanzar velocidades de alrededor de los 200 a 230 Km/h en embarcaciones navales propulsadas desde el agua, en las cuales estas velocidades no pueden ser alcanzadas por ningún otro tipo de embarcación como los Catamaranes, los Cascos de Planeo o los Barcos con Hidroalas y probablemente se utilizarán sobre todo en las embarcaciones anteriormente mencionadas dónde la reducción del tiempo necesario en hacer los recorridos del barco sea más importante con recorridos de cortas y medianas distancias del orden de los 1.000 o 2.000 Km o más de autonomía navegando a alta velocidad.

Esto permitiría aumentar el uso turístico de los grandes Yates de Lujo y disminuir considerablemente el tiempo de los recorridos y de los viajes en Ferries entre otras ventajas del uso de estás embarcaciones de altas velocidades.

Figura 5. La estructura alar en forma rebatible le permitirá expandir la superficie de captación de energía solar cuando la misma este navegando o disminuir su tamaño cuando este amarrada o fondeada.

Estabilidad y maniobrabilidad de estas embarcaciones ante vientos y oleajes cruzados. 

Los vehículos de efecto suelo que utilizan como sistemas de propulsión hélices acuáticas, en general, tienen inconvenientes en la estabilidad y en la maniobrabilidad de la embarcación cuando la misma se desplaza a alta velocidad con vientos y oleajes cruzados, como fue el caso del proyecto de Ferry de alta velocidad de efecto suelo Seabus-Hydaer investigado por la Unión Europea entre los años 1997 y 2000 y que fue congelado y abandonado tras encontrar importantes inconvenientes en la maniobrabilidad y estabilidad de este tipo de embarcaciones cuando la embarcación se desplaza a altas velocidades con vientos y oleajes cruzados. 

Este Ferry Seabus-Hydaer investigado años atrás por la Unión Europea utilizaba para su propulsión motores a combustión de turbina de gas y propulsores de chorros de agua y tenia como velocidad de diseño 125 Nudos (231,5 Km/h) y podía transportar 800 Personas y 100 Automóviles.

Figura 6:  Embarcación de efecto suelo propulsada con motores eléctricos y hélices propulsoras supercavitantes de superficies ranuradas o sistemas de chorro de agua.

 

Una forma de disminuir el efecto nocivo de la acción de los vientos cruzados contra la estabilidad lateral de la embarcación cuando se desplaza a altas velocidades es utilizando múltiples sistemas de propulsión formados cada uno de ellos por motores eléctricos y hélices propulsoras con sistemas Azimutales para el control de la posición de los sistemas de propulsión, donde cada uno de los propulsores tenga la posibilidad de cambiar la dirección en forma independiente el uno de los otros pero de manera coordinada entre todos ellos para poder orientar la estructura alar de la embarcación y poder realizar los giros y el doblaje de la misma de la forma deseada con el fin de "orientar" en cada momento la estructura alar de la embarcación de la forma necesaria para evitar la acción nociva de los vientos cruzados sobre los laterales de su estructura alar.

Figura 7:  Embarcación de efecto suelo con las hélices propulsoras y con los sistemas azimutales para desplazarse en la misma dirección a la de la resultante del viento y del oleaje.

 

 

Cuando esta embarcación de efecto suelo se desplaza a favor o en contra del viento pero con una dirección que coincide con la dirección del viento, todas las unidades propulsoras formadas por el motor eléctrico y las hélices propulsoras estarán todas "alineadas" en la misma dirección que la dirección del desplazamiento de la embarcación, como muestra la Figura 7.

Figura 8:  Direcciones de los vientos que actúan sobre la estructura alar de la embarcación cuando existen vientos y oleajes cruzados.

 

 

Pero cuando existen vientos y oleajes cruzados a la dirección del desplazamiento de la embarcación a alta velocidad, como en este ejemplo de la Figura 8, el ángulo entre la dirección de desplazamiento de la embarcación y la Resultante del viento que actúa sobre la estructura alar de la embarcación que es lo que más complica a la estabilidad lateral y a la maniobrabilidad de la embarcación es de 8°. Por lo tanto si nosotros rotamos “todas” las unidades propulsoras independientes formadas por los motores eléctricos y las hélices propulsoras ese mismo ángulo, tanto en los propulsores de la proa como en los de la popa (como muestra la Figura 9), la dirección de la estructura alar de la embarcación se "alineara" con la dirección de la resultante del viento que actúa sobre la embarcación por lo que se minimizaran los efectos nocivos de desestabilización lateral del viento cruzado sobre la estructura alar de la embarcación pudiendo mejorar de forma importante la estabilidad y maniobrabilidad de la embarcación, y además mejorará y disminuirá el valor de la resistencia al avance generada por el viento y el oleaje cruzado cuando actúa sobre la embarcación a alta velocidad.

Figura 9:  Embarcación de efecto suelo con las hélices propulsoras orientadas para desplazarse cuando la dirección del viento y del oleaje son cruzados.

Con este sistema de rotación independiente de los sistemas propulsores para "alinear" la estructura alar de la embarcación con la dirección del viento resultante que actúa sobre su estructura alar cuando la embarcación se mueve a la alta velocidad disminuiremos los efectos nocivos del viento sobre la embarcación pero no disminuiremos del todo los efectos nocivos que también tendrá el oleaje cruzado sobre los sistemas propulsores subacuáticos de la embarcación, pero en general, el efecto del oleaje cruzado sobre los propulsores sumergidos en el agua (una vez resuelto el efecto nocivo del viento cruzado con la estructura alar del barco) serán similares a los efectos y la desestabilización que genera el oleaje cruzado en las embarcaciones únicamente con hidroalas, y cuyo efecto, muchas veces es prácticamente despreciable en el funcionamiento de dichas embarcaciones solo con hidroalas.

Con este sistema de direccionamiento de la estructura alar de la embarcación según se necesite se podrá disminuir de forma significativa o directamente resolver los problemas de estabilidad, maniobrabilidad y aumento de la resistencia al avance que generan los vientos y oleajes cruzados sobre el funcionamiento normal de la embarcación; pero los oleajes cruzados y los demás oleajes en general con los que podrá funcionar esta embarcación tampoco deberán superar ciertas alturas a la que le sea imposible navegar a esta embarcación a alta velocidad. 

Por lo tanto creo que es necesario estudiar e investigar la aplicación de este tipo de sistema de propulsión eléctrico-solar en este tipo de vehículos de efecto suelo propulsados por hélices acuáticas dadas las interesantes características de alta velocidad y relativo bajo consumo de energía que podrían llegar a tener este tipo de vehículos de alta velocidad, dado el creciente interés que tiene la aplicación de la energía solar en los sistemas de transportes navales y de que sea posible utilizar este tipo de vehículos de efecto suelo propulsados por hélices acuáticas tanto en Ferries de altas velocidades, como en Yates de uso recreativo de mediano y gran tamaño, y en embarcaciones de patrullajes costeros o guardacostas.

Sistemas de propulsión a altas velocidades.

Los vehículos de efecto suelo que utilizan como sistemas de propulsión hélices acuáticas generalmente fueron diseñados con sistemas de propulsión o hélices totalmente sumergidas, como el proyecto del Seabus HydAer de la Unión Europea que tenía proyectado el uso de sistemas de chorros de agua movidos por turbinas de gas y llegar a velocidades de 125 Nudos (231,5 Km/h). Pero en el caso de los sistemas de chorros de agua que se utilizan en barcos de alta velocidad, las velocidades máximas que generalmente pueden desarrollar es de hasta unos 60 a 65 Nudos (120 Km/h) donde a partir de estas velocidades su eficiencia de funcionamiento empieza a disminuir como casi todas las hélices de agua de altas velocidades por la aparición del efecto de cavitación que se empieza producir a alta velocidad.

En el caso de las lanchas de carreras como la categoría de motonáutica internacional Class 1 que alcanzan velocidades máximas del orden de los 140 Nudos (260 Km/h), utilizan para su propulsión hélices de superficie semisumergidas, las cuales pueden funcionar a dichas velocidades con una buena eficiencia de propulsión pero la hélice tiene que funcionar al ras del agua con una parte de la hélice sumergida y la otra parte sobre el agua, y con un diseño de las palas en forma especial que provoca una reducción del efecto de cavitación en las palas de la hélice cuando estas se mueven a alta velocidad.

En el caso de este barco de efecto suelo propulsado desde el agua como el mismo si esta cargado o si esta vacío puede tener diferentes alturas de su estructura y de su casco respecto del agua, o si existe cierto oleaje en el momento de navegar a alta velocidad que dificulte también que las hélices semisumergidas puedan estar al ras del agua en todo momento, para mi sería conveniente que el propulsor de agua utilizado este completamente sumergido en el agua durante todo el tiempo, pero es difícil encontrar hélices acuáticas que funcionen a alta velocidad totalmente sumergidas con buenas eficiencias debido a la pérdida de eficiencia por la cavitación. 

Yo creo que para disminuir el efecto de cavitación que se genera en la parte posterior o de atrás de las hélices cuando aumenta su velocidad, sería que en dicha parte de atrás de la hélice se inyecte aire a presión para evitar la disminución de la presión que se produce en estas partes de la hélice cuando aumenta su velocidad y disminuir la aparición de la cavitación y poder realizar hélices que puedan funcionar a alta velocidad sin pérdidas de eficiencia por este efecto.

En este caso también creo que habría que realizar un estudio para comprobar que esta inyección de aire a presión en la parte posterior de la hélice reduzca las pérdidas de eficiencia por cavitación correctamente en el caso de utilizar hélices con inyección de aire a presión, y me parece que puede ser una forma interesante de obtener sistemas de propulsión totalmente sumergidos con buenas eficiencias de funcionamiento a las velocidades que quisiéramos que naveguen estos barcos de alta velocidad que serían del orden de los 200 a 230 Km/h.

Estimación del consumo

El consumo de combustible por tonelada transportada y la relación de carga transportada respecto del peso total del WIG HydAer cargado que se dan en las tablas que muestran las figuras son estimativos y sus valores dependen de la eficiencia del efecto suelo que se logre alcanzar con este WIG HydAer durante su funcionamiento, del peso propio con que se logre fabricar está embarcación y del peso del combustibles o las baterías eléctricas que se utilicen.

Cómo la relación máxima de los coeficientes de sustentación Cl y de resistencia al avance Cd es de 65, para el perfil alar elegido, consideramos para el cálculo del consumo de combustible de la embarcación a valores de la relación R = L/D, del orden de los 30, 40 y 50.

Considerando que una buena relación entre la carga transportada y el peso propio vacío de la embarcación para viajes de corta distancia puede ser de 1,2 ; pero si el viaje es de larga distancia, donde se necesitaría llevar mucho peso en baterías eléctricas o combustible o bien si el peso propio de este WIG HydAer sería alto la relación entre la carga transportada y el peso vació de esta embarcación puede caer a un valor estimado de 0,8. 

En estos resultados podemos ver que el consumo estimado para el WIG HydAer sería para distancias de recorrido de unos 1.000 a 2.000 Km y dicho consumo sería inferior que el consumo por carga transportada de un avión, pero mayor al caso de un camión o del resto de los sistemas de transportes de grandes cargas como el ferrocarril o los buques interoceánicos.

Conclusión

En principio, según los resultados obtenidos este tipo de WIG HydAer eléctrico-solar se justificaría como uso para el transporte de cargas livianas o intermedias, o de personas en distancias cortas e intermedias de unos 1.000 a 2.000 Km, como es el caso del los Ferries actuales, los yates de lujo o las embarcaciones de patrullajes costeros. 

Si bien como el valor mas determinante para determinar el consumo final que tendrá este tipo de barco de alta velocidad y la autonomías máximas que el mismo pueda lograr dependerá del peso de dicha embarcación y este peso en gran parte dependerá del tipo de batería eléctrica que se use y que se logre obtener y fabricar en un futuro como las baterías de litio, sodio o aluminio y grafeno que se están tratando de desarrollar actualmente para lograr las baterías con el menor costo y peso posible. También creemos que se podrán utilizar como sistemas de propulsión las actuales turbinas de gas que tienen una muy buena relación Peso-Potencia y utilizan los combustibles tradicionales como el gasoil y fuel oil marino que tienen un peso considerablemente menor que las baterías eléctricas pudiendo aumentar la autonomía de estas embarcaciones y superar los 2.000 Km que uno pensaría que podrían tener estas embarcaciones con baterías eléctricas.

También hay que mencionar que sería necesario y conveniente realizar un prototipo experimental para comprobar que esta embarcación construida de la forma propuesta aquí pueda funcionar correctamente según lo propuesto en este proyecto, siendo los dos temas mas importantes a comprobar de que funcionen correctamente donde en un primer caso sería que se logre la disminución de la desestabilización lateral y una mejora en la maniobrabilidad del barco ante los vientos laterales o cruzados con el sistemas de múltiples propulsores acuáticos guiados por los sistemas Azimutales y en un segundo caso que las hélices propulsoras totalmente sumergidas logren mejorar su eficiencia de propulsión a altas velocidades mediante la inyección de aire a presión en dichas hélices para evitar la formación de la cavitación en dichas hélices que provocan la pérdida de eficiencia de las mismas a altas velocidades o de corroborar también si es posible la utilización como sistemas de propulsión directamente la eyección de aire a presión producidos por un compresor de aire o por los gases de escape de las turbinas de gas que se utilizarían con los combustibles Diesel tradicionales.

Nosotros creemos que este tipo de barco de efecto suelo de alta velocidad según esta proyectado aquí puede funcionar correctamente a las velocidades deseadas de 200 a 230 Km/h y con un consumo de combustible que sería considerablemente menor que si no se utilizaría la estructura alar que aprovecha el efecto suelo producido en un ala que vuela a baja altura. Además, el hecho que este vehículo de efecto suelo se propulse desde el agua con hélices supercavitantes y no desde el aire con hélices aéreas, si bien cuando se desplaza completamente desde el aire puede tener un menor consumo que con hélices acuáticas y también la posibilidad de poder desplazarse a alta velocidad si hay oleajes fuertes o intermedios, creemos que propulsarse desde el agua tiene un funcionamiento mas seguro en el momento que tenga que esquivar algún obstáculo o algún otro barco en el agua y esa creemos que es la característica mas importante en que se justifique hacer estos vehículos de alta velocidad propulsados desde el agua y no desde el aire con hélices aéreas o algún otro sistema de propulsión en que el barco no vaya propulsandose desde el agua cuando se desplaza a alta velocidad.

También creemos que sería interesante que esta embarcación se pueda utilizar para el transporte de cargas a alta velocidad donde creemos que sobre todo que se pueda utilizar en cargas frigoríficas y/o de alto valor para distancias intermedias o largas de hasta 4.000 o 5.000 Km a una mayor velocidad que los barcos portacontenedores actuales y con un menor costo que transportar las cargas por avión.

Estado de avance del proyecto

En este momento estoy tratando de realizar un prototipo experimental de este barco eléctrico-solar de alta velocidad para poder comprobar la factibilidad de su correcto funcionamiento y estoy buscando interesados en llevar adelante y poder realizar este prototipo experimental tanto en Argentina como del resto de los países del mundo.

Si esta interesado en este proyecto puede contactarse con migo al email:

Martín-Giordano@hotmail.com