Imprimir

Ingeniería naval 

Un barco autónomo

Sin tripulación, un prototipo de embarcación impulsada con energía solar efectúa mediciones y recaba datos en el mar y en ríos y lagos

Holos BrasilUn pequeño barco eléctrico desarrollado por la empresa Holos Brasil, de Río de Janeiro, es capaz de navegar en forma autónoma, sin un piloto a bordo. Lo hace controlado únicamente por una persona apostada en tierra y munida de una computadora portátil. Se desplaza exclusivamente con energía solar, la cual es captada por paneles fotovoltaicos instalados arriba de la embarcación. Además de baterías para almacenar electricidad, el barco puede llevar instrumentos destinados a la realización de diversos tipos de misiones, tales como recabar datos meteorológicos, oceanográficos o fluviales (la profundidad y el trazado de la topografía del lecho) así como para el estudio de la vida acuática. También podrá tener aplicaciones en la industria del petróleo, en el monitoreo de tuberías y equipamientos submarinos. Con 3,2 metros (m) de longitud, 1,6 m de ancho y un peso de 82 kilogramos (kg), este barco es de tipo catamarán, con dos cascos paralelos interconectados por sendas barras sobre las cuales se encuentran las placas solares. Su velocidad es de 3 nudos por hora (5,5 kilómetros por hora, km/h). Es la primera embarcación con estas características fabricada en Brasil. Y por ahora es un prototipo en etapa de pruebas.

El ingeniero naval Lorenzo Cardoso de Souza, socio de Holos, comenta que la idea de desarrollar esta embarcación surgió a partir de su participación en el Desafío Solar Brasil, en 2009. Se trata de una competencia de barcos movidos por energía fotovoltaica con un piloto a bordo organizada por la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ) y patrocinada por la empresa Enel Brasil –que actúa en la generación y en la distribución de energía eléctrica y de gas natural–, la municipalidad de Búzios (Río de Janeiro) y por la Secretaría Estadual de Deportes de Río de Janeiro. “En la primera edición de este evento, Holos compitió con dos embarcaciones desarrolladas en colaboración con investigadores del Coppe [Instituto Alberto Luiz Coimbra de Posgrado e Investigación en Ingeniería de la UFRJ]”, explica Cardoso de Souza, quien fundó Holos en 1998 junto con Frederico Garcia Magalhães. “Ambas embarcaciones fueron victoriosas en sus respectivas categorías”, informó Cardoso de Souza. Además de haber desarrollado este prototipo, la empresa fabrica barcos de vela, boyas oceanográficas, aparatos para barcos de regata y sillas de ruedas de fibra de carbono.

En la misma competición, un equipo de la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC) ganó en la categoría catamarán. Ese grupo después se unió a Holos para disputar un desafío similar en Holanda, el Frisian Solar Challenge, en 2010. A partir de entonces, la colaboración entre ambos equipos se afianzó y, por invitación de los catarinenses, Holos participó en la construcción de un barco impulsado con energía fotovoltaica para el transporte escolar en la comunidad de Santa Rosa, localizada en Ilha das Onças, en el municipio de Barcarena, estado Pará. La embarcación requiere de un piloto y tiene capacidad para transportar a 22 personas. Estuvo lista en 2014 y actualmente se encuentra operando: transporta a los estudiantes entre la isla en donde viven y la escuela, que se encuentra en la sede del municipio.

El primer prototipo
Cardoso de Souza comenta que, durante ese trabajo, Magalhães y él se zambulleron en el universo de las embarcaciones impulsadas con electricidad. “Surgió entonces la idea de desarrollar un barco autónomo no sólo desde el punto de vista de la navegación sino también en cuanto a la energía que lo impulsa”, dice. “Una embarcación que pudiera almacenar energía durante el día en placas solares para navegar por la noche”. Y presentaron el proyecto a la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Río de Janeiro (Faperj) en 2013, que aprobó su financiación por un valor de 300 mil reales.

Holos Brasil Con las placas solares, la autonomía del barco es ininterrumpida. En días nublados, su velocidad se reduce de 5,5 km/h a 1,8 km/hHolos Brasil

El primer prototipo quedó listo el año pasado y ya sido probado en un trabajo de batimetría (medición de profundidad) solicitado por el Coppe en Ilha do Fundão, en donde se encuentra el campus central de la UFRJ. El barco posee cuatro placas fotovoltaicas de 50 centímetros por 1 m ubicadas entre sus dos cascos, con una potencia total de 400 vatios. La electricidad que se genera es almacenada en seis baterías de litio, lo que asegura una navegación ininterrumpida, las 24 horas. “Con las placas, la autonomía de la embarcación es indefinida: puede navegar sin parar”, explica Cardoso de Souza. “Incluso en días nublados, el barco sigue navegando. En ese caso, como hay menos energía disponible, se producirá una disminución de la velocidad, que podrá ser de tan sólo 1 nudo (1,8 km/h). Sin las placas, sólo con las baterías, la autonomía es de 10 horas.”

El barco está equipado con computadoras y programas de navegación autónoma, brújula, acelerómetros y giroscopios. “Estos sistemas y aparatos le aseguran que la navegación siga una ruta programada previamente, independientemente de las mareas, los vientos y otras condiciones oceánicas”, dice Cardoso de Souza. En este primer prototipo, las comunicaciones entre el vehículo y la base de operaciones se realizan por radio UHF, lo que limita el radio de actuación a alrededor de 10 km. “Tenemos un proyecto en el cual embarcación se comunicará vía satélite.”

El éxito del prototipo, denominado C-400, motivó a Cardoso de Souza y a Magalhães a crear una nueva empresa: Unmanned Surface Solar Vehicle (USSV), o Vehículo Solar de Superficie no Tripulado, para comercializar barcos autónomos. Dos modelos se encuentran en la etapa final de proyecto. Uno pequeño, para servicios costeros, de 2,5 m de largo y una autonomía de hasta 20 horas, y uno oceánico, de 4,5 m de largo y una autonomía de 90 horas. La velocidad media de los barcos será de 5,5 km/h. “El C-400 despertó el interés de Petrobras y de la Marina de Brasil”, comenta Cardoso de Souza. Holos pretende vender su barco menor por 130 mil reales la unidad. La versión oceánica aún no tiene precio.

El ingeniero Marcos Gallo, docente del Laboratorio de Dinámica de Sedimentos Cohesivos (LDSC), del Área de Ingeniería Costera y Oceanográfica de la Coppe, quien acompañó la prueba del prototipo, considera importante el desarrollo de barcos autónomos. “Éstos facilitan el acceso a lugares restringidos para otras embarcaciones debido a las dimensiones o al calado [la parte de la estructura de la embarcación que queda dentro de agua] y ofrecen más movilidad y practicidad en las mediciones”, dice Gallo.

Sin embargo, Cardoso de Souza reconoce que el barco tiene sus desventajas, como la de su energía limitada. “Esto restringe el número de aparatos que pueden embarcarse, pues la energía que generan las placas fotovoltaicas debe dividirse entre éstos y la propia embarcación”, explica. “Otra desventaja reside en la enorme área que ocupan los paneles solares.”

Las embarcaciones solares autónomas aún son raras. Cardoso de Souza menciona a la empresa inglesa ASV, fabricante de un barco que, además de energía solar, utiliza también un motor diésel. Un barco autónomo solar que pasó por su primera prueba en 2016 fue el SeaCharger, desarrollado por el estadounidense Damon McMillan. Este barco llegó a Hawái tras un viaje de 41 días y a través de 4.469 kilómetros, que empezó en California, Estados Unidos. El Wave Glider es otro barco autónomo que recorrió grandes distancias. En 2015, viajó desde San Francisco, en Estados Unidos, hasta Australia. Desarrollado por la empresa estadounidense Liquid Robotics, cuenta con paneles solares que alimentan los artefactos a bordo, y su propulsión se obtiene mediante el movimiento de las olas del mar.