Todos sabemos que la cantidad de CO2 producida por una nave es directamente proporcional a la cantidad de combustible utilizado. Aproximadamente, se producen 3 toneladas de CO2 por cada tonelada de combustible consumido. Pero, para lograr una reducción en las emisiones de CO2 se deben tomar varias medidas, como aumentar la eficiencia de la sala de máquinas –que redunda en un menor consumo de combustible- y/o reducir la velocidad de operación, lo que se traduciría en una reducción mecánica de consumo.
En el más reciente boletín de Alphabulk, en alianza exclusiva con MundoMaritimo, se analiza en detalle cómo reducir las emisiones de CO2. La reducción de velocidad al navegar se baraja dentro de las alternativas viables, lo mismo que la introducción de impuesto al uso de combustibles. Sin embargo, la opción de regular la velocidad no es vista con buenos ojos por parte de los analistas de Alphabulk, porque implicaría reducir la potencia del motor principal. “Pensamos que al nivel en que operan actualmente las naves, reducir aún más la potencia podría poner en riesgo a las naves y sus tripulaciones, especialmente en caso de malas condiciones climáticas”, detalla el documento.
Newton y las leyes de la física
Pero en Alphabulk decidieron ir más allá, y aplicar las leyes de la física según Newton para calcular la efectividad real de la reducción de potencia para lograr menores emisiones. Para graficar el ejemplo, vamos a tomar una nave Capesize de 182.000 toneladas navegando a 12 nudos con una carga de 38 toneladas.
“En un mundo ‘ideal’ sin fricción, una vez que un objeto es empujado acelera para alcanzar una velocidad conmensurable con el empujón recibido y una vez que el impulso se detiene [asumiendo que no hay fricción] el objeto continúa moviéndose para siempre a esa velocidad”, lee el artículo.
En el caso de un buque, ese empuje es equivalente al impulso inicial del motor: la masa de la nave en kilogramos multiplicado por la aceleración en metros por segundo por segundo. Para la aceleración, supondremos que la nave acelerará de 0 a 12 nudos en 1 hora y, por lo tanto, estará sujeta a una aceleración de 0.00171 metros por Segundo al cuadrado o m/s2 ((12*1852)/(3600*3600)=0.00171m/s2). Por lo tanto, podemos calcular que para que la nave acelere de 0 a 12 nudos en una hora la potencia inicial que necesita es relativamente baja de apenas 311.220 newtons. Cuantificando el combustible, apenas se necesitarían ¡86 kilos!
Brecha de potencia
Desde el punto de vista del motor, sabemos que no es 100% eficiente. La eficiencia del ciclo se obtiene de la diferencia de temperatura entre la fuente caliente y la fría, es decir, el peak de temperatura de combustión y la temperatura ambiente. Entendiéndolo desde la termodinámica, un motor diésel en perfectas condiciones y sin fricción de por medio, solo podrá convertir el 88% del valor calórico del combustible que quema. En otras palabras, un motor de 16 mil kilowatts solo podrá entregar 14.080 kilowatts de poder. Sumado a otras fricciones presentes en la sala de máquinas, el mejor de los sistemas solo entregará el 50% de la potencia al motor. A eso se suma la pérdida de potencia en los conductos y el hecho de que la turbina funciona al 95%, resultando en apenas un 41% de potencia efectivamente utilizada que, para el caso del ejemplo, queda en solo 6.500 kilowatts para alcanzar de 0 a 12 nudos en 1 hora.
Por lo tanto, no es la velocidad ni la potencia, sino la pérdida de energía en el motor y el combate contra las fricciones que se encuentran en el camino las que aumentan el consumo de combustible.
Mejoras sugeridas
Se puede mejorar la eficiencia termodinámica aumentando la temperatura máxima de combustión al doble, pero esto es poco probable debido a la resistencia de los materiales a tan altas temperaturas.
Pero donde más se puede lograr una mejora significativa es en la reducción de fricción en el agua: 0 fricción es equivalente a no más aceleración luego del impulso inicial.
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