Investigadores noruegos optimizan hélices contra-rotativas que mejoran en más de un 10 % la eficiencia de grandes buques
Avance en propulsión naval: sistema de medición para hélices contrarrotativas
Un innovador sistema de medición desarrollado por SINTEF está facilitando la adopción de hélices contrarrotativas, una tecnología más eficiente para grandes embarcaciones.
El principio de funcionamiento
Expertos de SINTEF han creado un sistema para probar configuraciones de hélices contrarrotativas, las cuales consisten en dos propulsores alineados que giran en direcciones opuestas. Se trata de un concepto con décadas de antigüedad que, hasta ahora, no se había implementado de forma generalizada en la navegación comercial.
Sin embargo, esta situación podría estar a punto de cambiar.
Øyvind Rabliås, investigador en hidrodinámica, aclara que la base es simple pero efectiva: recuperar energía que normalmente se disipa tras la primera hélice. La hélice posterior reorganiza el flujo turbulento generado por la delantera, operando con una entrada de agua más ordenada y eficaz.
“Esto puede suponer una mejora de eficiencia superior al 10% frente a las hélices tradicionales”, indica.
Superando barreras históricas
A pesar de no ser una idea nueva, su aplicación en buques mercantes ha sido escasa durante mucho tiempo.
Las razones principales han sido: alto coste, complejidad técnica y desafíos de ingeniería. Tres obstáculos que ahora comienzan a ser superados.
“Junto con nuestros colaboradores, hemos trabajado intensamente para comprender el fenómeno y crear soluciones prácticas. Consideramos que la tecnología está ahora suficientemente madura para una implantación más amplia”, afirma Jahn Terje Johannessen, hidrodinamista sénior de Brunvoll, destacado fabricante europeo de sistemas de propulsión.
Impulso de un proyecto pionero
El desarrollo del sistema de medición se aceleró tras la decisión de Hurtigruten de incluir hélices contrarrotativas en su proyecto Sea Zero, que busca operar un crucero con cero emisiones antes de 2030.
Las pruebas realizadas demuestran que estas hélices proporcionan una eficiencia notablemente mayor que los sistemas convencionales. Los ensayos no son solo simulaciones, sino pruebas físicas en condiciones controladas en el Norwegian Ocean Technology Centre.
“El diseño permite lograr la misma velocidad con un menor consumo de energía”, explica Gerry Larsson-Fedde, director de operaciones de Hurtigruten. “Además, la solución de Brunvoll resulta más eficiente que otros sistemas contrarrotativos disponibles”.
En un sector donde cada pequeño porcentaje de ahorro es crucial, una mejora de esta magnitud es muy relevante, especialmente para grandes buques donde la propulsión es el principal consumidor de energía.
Un esfuerzo de medición preciso
El proyecto en SINTEF Ocean reunió a un equipo multidisciplinar: técnicos, ingenieros de instrumentación, diseñadores e investigadores. El objetivo común era medir con exactitud lo que antes solo se podía calcular de forma aproximada.
El resultado es un sistema adaptado para pruebas de autopropulsión con modelos a escala. Se han creado dos dinamómetros especializados —instrumentos que miden fuerzas y pares en sistemas rotativos— para diferentes entornos de prueba.
“Uno se usa en modelos probados en canales de remolque, y el otro en ensayos en aguas abiertas y pruebas de cavitación”, detalla Rabliås.
El sistema ya ha evaluado el diseño de Brunvoll para el Sea Zero. Los datos recogidos han permitido afinar parámetros importantes, detectar pérdidas de energía y progresar hacia la configuración óptima antes de etapas más avanzadas de desarrollo.
Retos técnicos y valor estratégico
La ganancia de eficiencia se consigue, fundamentalmente, al reaprovechar la energía perdida por la hélice delantera y optimizar el flujo hacia la posterior. De este modo se alcanzan mejoras de más del 10%.
No obstante, la tecnología presenta desafíos.
Las hélices contrarrotativas necesitan un eje coaxial (un eje dentro de otro), una solución mecánicamente más intrincada que aumenta las exigencias de fabricación, mantenimiento y alineación. El proceso de diseño también es más sensible.
“Existen fenómenos de flujo más complejos y un mayor número de variables que calibrar”, señala Rabliås. “Por ejemplo, la relación de diámetros entre las hélices o la proporción de sus velocidades de giro”.
Para Hurtigruten, el esfuerzo está justificado. “Si la meta es construir el barco más eficiente del mundo, hay que explorar todas las alternativas”, sostiene Larsson-Fedde. “La propulsión representa una parte enorme del consumo total de energía. Por eso estas soluciones son tan atractivas”.
Una pieza en un puzzle más amplio
Las hélices contrarrotativas no son una panacea, pero sí un componente clave dentro de una estrategia global de eficiencia energética para el transporte marítimo.
Su implementación inicial en grandes buques nuevos —como cruceros, ferris o cargueros— puede trazar el rumbo hacia una flota más eficiente. Combinadas con electrificación, combustibles alternativos y diseños hidrodinámicos avanzados, contribuyen a reducir emisiones sin comprometer la operatividad.
También ofrecen una ventaja estratégica clara: hacer más con menos energía, un factor esencial en un contexto de transición energética, precios variables y metas climáticas cada vez más estrictas.
No es una revolución estridente. Es ingeniería de precisión. Del tipo que pasa desapercibida… hasta que deja de consumir toneladas de combustible cada día.
Fuente: SINTEF
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