Flotador vs. hidroala; Diferencias entre hidroala y otras embarcaciones

Un barco de desplazamiento representa uno de los tipos más antiguos de diseño de cascos. Se desplaza por el agua empujándola hacia un lado, a diferencia de las embarcaciones de planeo que se desplazan por encima. Estas embarcaciones son conocidas por su eficacia y su menor velocidad. En diseño marino, una regla común asocia la velocidad de un barco de desplazamiento con su eslora, a menudo expresada como velocidad del casco. Esta estimación indica la velocidad máxima que puede alcanzar eficientemente un casco de desplazamiento sin aumentar significativamente la resistencia y el consumo de combustible. Por ejemplo, un barco de 6 metros puede alcanzar unos 6 nudos, mientras que uno de 7 metros puede lograr algo menos de 7 nudos.

Más allá de la velocidad del casco, el aumento de la velocidad exige mucha más potencia, volviéndose ineficaz a medida que la embarcación sube la ola de popa en lugar de surcar el agua. Una característica distintiva del diseño de muchas embarcaciones tradicionales de desplazamiento es que sus cascos son más estrechos y menos profundos. Las canoas y algunos botes de remos son excelentes ejemplos, ya que se benefician de líneas de flotación más largas que mejoran su eficiencia.

Las embarcaciones de desplazamiento tradicionales suelen basarse en métodos de propulsión convencionales, como remos, palas y velas, aunque también pueden estar propulsadas por motor. Algunos ejemplos son la mayoría de los veleros, barcazas, barcos vivienda y otras embarcaciones de desplazamiento lento.

Las lanchas motoras de planeo tienen varias formas y tamaños, cada uno adaptado a unos fines específicos. Están equipadas con distintos motores para actividades de ocio y comerciales. Al acelerar, su casco plano o en forma de V empuja el agua hacia abajo. Según la tercera ley de Newton (para cada acción hay una reacción igual y opuesta), esta acción crea una fuerza ascendente que eleva el casco por encima de la superficie del agua.

Este mecanismo permite al barco navegar a mayor velocidad que un barco de desplazamiento. Sin embargo, también requiere una cantidad significativa de energía. Por ejemplo, una lancha motora de 25 pies consume 15 veces más energía por milla que un coche normal. Los barcos de planeo se popularizaron después de que los potentes motores de los coches se adaptaran al uso marino tras la Segunda Guerra Mundial. Hoy en día, este tipo de embarcación domina el mercado, desde barcos de pesca hasta cruceros y barcos de carreras.

El transporte rápido por agua, con grandes necesidades energéticas, es uno de los modos de transporte más contaminantes y costosos de la Tierra.

La tecnología de los hidroplaneadores no es nueva. Los hidroalas combinan algunos de los mejores aspectos de los barcos de desplazamiento (eficiencia) y los de planeo (velocidad). Sin embargo, funcionan según un principio único que les permite alcanzar una mayor eficiencia y velocidad.

Sus orígenes se remontan a principios del siglo XX, cuando inventores como Alexander Graham Bell y Casey Baldwin experimentaron con diseños de superficie perforada. Durante la Segunda Guerra Mundial, las fuerzas militares de varias naciones utilizaron barcos hidroala experimentales por su velocidad y agilidad. En la posguerra, los diseños de hidroalas han encontrado aplicaciones en diversos campos, desde el militar hasta el de los deportes acuáticos.

El secreto de su eficacia está bajo el agua. Las embarcaciones hidroala generan una fuerza ascendente al acelerar, compensando el peso y permitiendo que el casco se eleve por encima del agua. Esto reduce la resistencia y permite a la embarcación mantener altas velocidades. Este principio de dinámica de fluidos, similar al mecanismo de despegue de un avión, distingue a las embarcaciones hidroala de sus homólogas convencionales.

Los pasajeros de los hidrodeslizadores experimentan una reducción significativa del ruido y las vibraciones, lo que ofrece un viaje más cómodo y menos molesto.

Los cascos de las embarcaciones hidroala reducen significativamente la resistencia al agua y permiten alcanzar mayores velocidades en comparación con los diseños de casco tradicionales. Las grandes embarcaciones de desplazamiento tradicionales cortan el agua, mientras que las embarcaciones de recreo más pequeñas aprovechan la forma del casco y la potencia del motor para elevarse parcialmente y reducir la resistencia.

Los cascos en V están diseñados para navegar en aguas bravas con más eficacia que los cascos planos, ya que atraviesan las olas. Esto proporciona una conducción más cómoda a velocidades más altas.

Las formas de los hidroplaneadores han cambiado con el tiempo. A principios del siglo XX, el ingeniero italiano Enrico Forlanini fue el pionero en el diseño de hidroalas. Imitaban la forma de una escalera y permitían a la embarcación crear una sustentación proporcional a la velocidad. A lo largo del siglo XX se utilizaron en algunos prototipos militares y otros usos, pero nunca se generalizaron.

Los hidroplaneadores varían en formas y tamaños, y se clasifican principalmente en dos familias: Los foils en V y en T. Los foils en V suelen formar una V o una U por debajo de la anchura de la embarcación para perforar la superficie del agua, elevándose por encima de la superficie del agua cuando están suspendidos. Esto permite la autoestabilización en los movimientos de balanceo.

Los hidroplaneadores en forma de T están totalmente sumergidos bajo el agua y suelen tener un ala horizontal en lugar del ala curva de los hidroplaneadores en forma de V. Esto les permite verse menos afectados por la acción de las olas y, por tanto, ser más estables en el mar. Esto les permite verse menos afectados por la acción de las olas y, por tanto, ser más estables en el mar. También son más eficientes, ya que causan menos resistencia. Sin embargo, los hidroplaneadores en forma de T no son autoestabilizadores. El ángulo de ataque de los hidroalas debe ajustarse continuamente a las condiciones cambiantes. Esto requiere la intervención de sensores y ordenadores de a bordo. El hidroala eléctrico Candela C-8 aprovecha esta tecnología.

Dentro de estas dos familias, existen muchas variaciones y diseños diferentes para diversos fines. Los veleros de la Copa América utilizan diversos diseños para mejorar el giro, la velocidad y la estabilidad, mientras que las embarcaciones de recreo suelen dar prioridad a los diseños que mejoran el comportamiento en el mar y la comodidad.

La retracción manual y automática del hidroala es cada vez más común en los hidroala modernos, lo que ofrece a los capitanes una mayor flexibilidad operativa. Esto también facilita el mantenimiento y reduce la preocupación por los arrecifes y las zonas poco profundas. Embarcaciones como el C-8 exhiben esta capacidad retráctil.

Los hidroplaneadores alcanzan velocidades más altas y un rendimiento superior en relación con la potencia del motor, incluso en aguas agitadas, gracias a su eficiencia. Al reducir la resistencia al aire y al agua hasta en un 80%, los hidroplanos permiten velocidades más rápidas y mejoran la estabilidad frente a la acción de las olas.

Esta reducción de la resistencia garantiza un funcionamiento más suave y eficaz, lo que hace que las embarcaciones hidroala sean superiores para navegar en diversas condiciones de agua.

Una de las principales ventajas de los hidrodeslizadores es su capacidad para mantener velocidades más altas con mal tiempo, ya que simplemente vuelan sobre las olas. Por eso, Estados Unidos y otras armadas fueron pioneros en el uso de hidroplaneadores en forma de T, que dieron lugar a patrulleras rápidas como la clase Pegasus, capaz de navegar a 48 nudos. Los hidroplaneadores son capaces de:

• Elevación por encima de la superficie del agua a una velocidad de 11-22 nudos en función del perfil del ala del hidroala y otros factores.
• Alcanzar y mantener velocidades superiores a las de los barcos convencionales, dada la misma potencia.
• Mantener la velocidad máxima incluso en condiciones de mar no ideales
• Reducción significativa de la resistencia aerodinámica

Esta tecnología permite a los hidrodeslizadores, incluidos los veleros de producción más rápidos, sobresalir en velocidad y eficacia.

A medida que las embarcaciones de planeo convencionales aceleran, la resistencia aerodinámica de sus cascos aumenta debido al mayor desplazamiento del agua y a la fricción superficial. Dado que los hidrodeslizadores se elevan por encima de la superficie del agua, el aumento de su velocidad puede tener el efecto contrario: se vuelven más eficientes a altas velocidades en comparación con velocidades de desplazamiento lentas. Esto se debe a que el casco tiene un contacto mínimo con el agua, lo que permite menos fricción y, por tanto, menos resistencia. Esto permite a los hidrodeslizadores desplazarse a gran velocidad consumiendo menos energía, lo que los hace más económicos y con un desplazamiento más suave.

Las embarcaciones hidroala ofrecen importantes ventajas en términos de eficiencia de combustible:

• Menor resistencia aerodinámica, lo que se traduce en un menor consumo de combustible
• Hasta un 80% menos de consumo energético que los barcos normales

Los hidroplanos, especialmente las variantes totalmente sumergidas, pueden aumentar considerablemente la estabilidad de una embarcación. Como el casco de la embarcación tiene menos contacto con las olas, el resultado es una menor reacción a las condiciones de oleaje. Más concretamente, los hidroplaneadores controlan el oleaje, el balanceo, el cabeceo y la guiñada.

Los foils en V parcialmente sumergidos permanecen estables en alabeo y mantienen la altura de vuelo automáticamente. En cambio, los foils totalmente sumergidos requieren un sistema de control activo para estabilizarse.

La tecnología hidroala se ha utilizado históricamente y se espera que se generalice debido a sus ventajas en velocidad y eficiencia.

Militar:

A lo largo de la Guerra Fría, se exploró la tecnología de los hidrodeslizadores debido a sus ventajas en velocidad, silencio y estabilidad para los buques militares. Estados Unidos y la Unión Soviética invirtieron mucho en la tecnología de hidroalas, lo que dio lugar a buques como la clase Boeing Pegasus y la clase soviética Sarancha. Estos barcos eran ágiles y tenían una velocidad media superior a la de otros buques, a la vez que un comportamiento en el mar superior.
Aunque muchos de estos buques entraron en servicio entre los años 60 y 80, hoy quedan pocos. Los buques italianos de la clase Sparviero sirvieron tanto a la Armada italiana como a las Fuerzas de Autodefensa Marítima japonesas. Algunos antiguos buques soviéticos también siguen en servicio en varios países modernos.

Deportes:

A lo largo de los años, los aliscafos se han hecho cada vez más populares en los deportes acuáticos, sobre todo entre quienes buscan mayor velocidad. Las embarcaciones hidroala han batido con frecuencia el récord mundial de velocidad acuática, y el Vestas Sailrocket de Paul Larsen ostenta actualmente el récord mundial de velocidad a vela.

Ocio y actividades comerciales:

El hidrodeslizamiento se utiliza cada vez más con fines comerciales y recreativos, sobre todo en tablas de surf, incluso eléctricas, que permiten surfear en aguas tranquilas. El mercado en expansión incluye las bicicletas acuáticas eléctricas para pedalear sobre el agua y los kayaks hidroala para velocidades más rápidas, que ofrecen una nueva experiencia acuática.

Por otra parte, la tecnología de los hidrodeslizadores también se ha abierto camino en el transporte marítimo. Por ejemplo, es idónea para los servicios de transbordadores, en los que la velocidad y el confort son esenciales. Los hidrodeslizadores eléctricos como el Candela P-12 aumentan la estabilidad, la eficiencia, la autonomía de la batería y la velocidad en comparación con sus homólogos sin alas. Destinos turísticos como el sur de Italia, que dependen del turismo, utilizan hidrodeslizadores como alternativa más rápida para viajar entre localidades costeras.

Los buques hidroala tienen capacidades únicas para navegar en diversas condiciones del agua:

Navegación en aguas poco profundas:

Los hidrodeslizadores modernos pueden navegar eficazmente por aguas poco profundas elevando sus foils, lo que reduce el riesgo de encallar. Los foils pueden replegarse para evitar daños en estas condiciones, lo que permite un funcionamiento seguro sin necesidad de aguas profundas.

Eficiencia en aguas profundas:

En condiciones de aguas profundas, los hidroplaneadores modernos extienden completamente sus foils. Esta transición fluida entre aguas poco profundas y profundas permite a los hidroplaneadores modernos acceder a los puertos y facilita el mantenimiento sin las limitaciones a las que se enfrentaban sus homólogos más antiguos con foils fijos.

El futuro de la navegación parece prometedor gracias a los avances en la tecnología de los hidrodeslizadores. El sector marítimo prevé que esta tecnología se convierta en estándar en todos los buques, incluidos los transbordadores, gracias al ahorro de energía y a la mejora de la velocidad.

El crecimiento del mercado de los hidrodeslizadores aumentará la disponibilidad y asequibilidad para los usuarios recreativos y comerciales. La tecnología de los hidrodeslizadores eléctricos, liderada por empresas como Candela, se perfila como una tendencia clave en la industria náutica. Aprovechando la energía eléctrica, los hidrodeslizadores pueden alcanzar altas velocidades sin producir emisiones. Esto minimiza su huella de carbono y reduce el impacto ambiental. Los sistemas de propulsión eléctrica también ofrecen un funcionamiento más silencioso que las embarcaciones con motores convencionales, lo que minimiza las molestias para la vida marina.

A la hora de invertir en un hidroala, hay que tener en cuenta el coste. Los precios de los billetes de hidroala suelen ser más elevados que los de los servicios de ferry tradicionales debido al consumo de combustible, sobre todo con los foilers propulsados por turbina como el Boeing 929 Jetfoiler. Sin embargo, los pasajeros encuentran justificado el sobreprecio por los tiempos de viaje más rápidos y la mayor comodidad en comparación con los transbordadores normales. Con transbordadores eficientes de propulsión eléctrica como el Candela P-12, los costes operativos se reducirían en lugar de aumentar.

Las embarcaciones hidroala exigen una inversión inicial, ya que suelen incorporar láminas frontales, cascos y cubiertas de carbono. Sin embargo, ahorran costes operativos a largo plazo gracias a su eficiencia energética y su reducido mantenimiento. Por ejemplo, el precio de compra del hidrodeslizador eléctrico Candela C-8 empieza en 330.000 euros, sin contar las características opcionales. Con unos costes de explotación un 95% inferiores a los de las embarcaciones de combustible fósil, los compradores ahorran miles de euros en combustible, lo que ofrece un potencial de ahorro a largo plazo.

Las embarcaciones con foils son tan funcionales como sostenibles. Sus diseños van desde la estética de nave espacial soviética de los años 50 de Raketas hasta estilos elegantes y modernos que reflejan una tecnología avanzada. Estos diseños a menudo se asemejan a coches de carreras o cazas a reacción, enfatizando un aspecto futurista alineado con la velocidad y la eficiencia.

Muchos hidroplanos modernos utilizan fibra de carbono para conseguir un peso ligero y una estructura rígida.

El mercado de los hidrodeslizadores de pasajeros de recreo y comerciales es aún joven, y muchas empresas empiezan a ofrecer estos productos. Además, muchos de ellos son eléctricos, ya que la mayor eficiencia permite ahora un gran rendimiento con una batería de tamaño razonable. Por primera vez, los hidroplaneadores desafían a los diseños de casco convencionales.

Las embarcaciones hidroala no están disponibles en todas las categorías. Sin embargo, en el caso de las lanchas motoras de gama alta, ofrecen prestaciones comparables a las de las lanchas rápidas de planeo convencionales, pero con unos costes operativos significativamente inferiores, aproximadamente un 95% menos gracias a su eficiencia.

¿Cómo consiguen los hidrodeslizadores alcanzar grandes velocidades?

Alcanzan altas velocidades generando sustentación con alas submarinas o hidroalas. Esto eleva el casco por encima de la superficie del agua y reduce la resistencia, lo que permite a la embarcación alcanzar mayores velocidades.

¿Qué hace que los hidroplaneadores consuman menos?

Los barcos con foils consumen menos combustible gracias a la reducción de la resistencia aerodinámica de los hidrofoils. Así se alcanzan mayores velocidades y se reduce hasta un 80% el consumo de combustible/energía.

¿Cómo consiguen los hidrodeslizadores una navegación más suave?

Para ello, elevan el casco por encima de la línea de flotación, lo que reduce las olas y las turbulencias y mejora el confort de los pasajeros. Esto también crea una estela mínima, lo que se traduce en un viaje suave con menos molestias para el entorno marino.

¿Son versátiles los hidroplaneadores?

Sí, son versátiles y pueden utilizarse en diversas aplicaciones, desde los servicios de transbordador hasta la pesca, navegando sin problemas tanto en aguas poco profundas como profundas.

¿Son caros los hidrodeslizadores?

Dado que las embarcaciones con foils suelen estar construidas con fibra de carbono e incorporan avanzados sistemas de control de los foils, entran en la categoría premium de la náutica. Sin embargo, una vez adquiridos, ofrecen un ahorro de costes a largo plazo gracias a la eficiencia del combustible y la reducción del mantenimiento. Por ejemplo, el precio de compra del Candela C-8 empieza en 330.000 euros, sin contar las características opcionales. Pero cuesta unos 10 euros una batería llena, que proporciona más de 50 millas náuticas. Un barco de planeo convencional con dos fuerabordas costaría 200 euros para recorrer la misma distancia, es decir, 20 veces más caro.