RESUMEN

En este estudio de pre factibilidad para el diseño de un vehículo a propulsión con agua

se ha planteado el problema teniendo en cuenta que no es suficiente depender de fuentes

de energía generadas con combustibles, ya sean el petróleo y sus derivados, ya que son

limitadas en abundancia y además su excesivo uso repercute en el medio ambiente. Por

otro lado, nuestro objetivo será observar, enunciar los pros y contras, viendo su

viabilidad y conveniencia de un sistema de propulsión que permita deslindarnos de este

medio.

Por eso definiremos qué principio físico hemos escogido, basándonos en intereses

propios y afinidad; entonces hablaremos de la propulsión magnetohidrodinámica viendo

lo interesante que puede llegar a ser. Para ello escogimos como base un proyecto que se

realizó en Japón, en la Universidad de Osaka, que consistió en construir un barco

eficiente que funcionara con este principio.

ANTECEDENTES

Ya un poco más de medio siglo se ha previsto un reemplazo a los sistemas de

propulsión más convencionales, quizás buscando uno alternativo. Lo cierto es que en

algunos años se verá la necesidad de reemplazarlos definitivamente por la escasez que

presentarán nuestras fuentes actuales de petróleo.

Nos pareció muy interesante realizar un estudio de pre factibilidad de un sistema de

propulsión magnetohidrodinámico1. Debido a que nos llama mucho la atención el uso de

la energía eléctrica por sus diversas aplicaciones, transducciones a otros tipos de energía

y su obtención de forma renovable. Gracias al científico sueco Hannes Alfvén que

incurrió en este campo ahora contamos con una tecnología que se estudia a profundidad

para el desarrollo de la misma. El principio de la MHD se ha convertido en aplicaciones

en los diversos campos de la ciencia, como la Geofísica y la Astrofísica. En la

ingeniería, la MHD se ha utilizado en el confinamiento de plasma, el enfriamiento por

metales líquidos de los reactores nucleares, el moldeado electromagnético y en la

propulsión de barcos o buques. En Japón, en la Universidad de Osaka se trabajó en este

proyecto para construir un barco eficiente que funcionara por los principios de la MHD.

1 Le denominaremos en adelante con la siglas MHD.

Este experimento se llevó a cabo en 1992. Los beneficios de este barco serían enormes

ya que sería silencioso, más económico, rápido, y bastante eficiente. En el primer

experimento se obtuvo una eficiencia menor a la de un bote convencional: 22 a 23% de

eficiencia pero esto no detuvo a los científicos que trabajaron en el proyecto “Yamato

1”, el cual es el nombre del barco que fabricaron y no se dieron por vencidos. Ellos

entienden que apenas se está conociendo poco de esta “nueva” disciplina, y esperan que

en las futuras décadas la propulsión por MHD, sea algo práctico y viable. El problema

es que los imanes no son tan ligeros como deberían, ni generan campos magnéticos tan

poderosos, pero se espera que en un futuro un barco construido en base a la MHD sea

tan competitivo como uno convencional.

Otro experimento similar al que se llevó a cabo en la Universidad de Osaka, consistió en

la creación a escala de un bote que funcione nuevamente con el principio de la MHD.

Se puede apreciar como esta idea se ha ido tomando más en consideración, por ello

hemos optado por tomar como base el proyecto que se realizó en Osaka, usarlo para

comprender mejor los principios de la MHD, sus pros y sus contras, es decir sus

limitaciones y ver si ésta podría ser una alternativa viable para el presente.

BASES TEÓRICAS O MARCO TEÓRICO

A continuación daremos las bases necesarias para entender nuestro estudio de pre-

factibilidad de un vehículo que se desplaza a través del agua mediante un sistema de

propulsión MHD.

PROPULSIÓN MAGNETOHIDRODINÁMICA

La magnetohidrodinámica cubre todos los dominios donde interactúan un fluido

conductor de corriente eléctrica, un campo magnético “B” y un campo eléctrico “E”.

Los fluidos afectados son numerosos. Se puede citar por ejemplo los electrolitos, los

plasmas (gas de partículas ionizadas), los metales líquidos y el agua de mar. Los

parámetros físicos (intensidad de las inducciones magnéticas y de los campos eléctricos,

velocidad de circulación del fluido, presión, masa volumétrica, etc.) que intervienen

dentro de estas técnicas pueden variar en varios órdenes de magnitud según las

aplicaciones.

El principio de la propulsión MHD no es muy complicado, Una partícula cargada

eléctricamente si se mueve a través de un campo magnético ésta sufre una fuerza cuya

magnitud y dirección está determinada por la siguiente expresión:

Donde:

F = fuerza generada.I = Intensidad de corriente eléctrica.B = Inducción magnética.L = Longitud del conductor.

El resultado es una fuerza perpendicular a la dirección de la partícula y el campo

magnético, en la dirección que se puede visualizar en la figura N° 1. Si construimos un

dispositivo en el cual el conductor por el que circula la corriente es un fluido, por

ejemplo, el agua de mar, se produce un flujo másico que sacaremos provecho y haremos

propulsar un móvil en dirección contraria.

Figura N° 1. Representación de la fuerza de Lorentz.

Fuente: http://lacienciarecreativa.blogspot.pe/2013_10_01_archive.html

A este dispositivo le llamamos motor magnetohidrodinámico. Los motores

magnetohidrodinámicos clásicos trabajan con campos eléctricos y magnéticos

constantes en el tiempo, debido a que trabajan con corriente continua2.

2 Magnetohydrodynamics, por M. S. Tillack N. B. Morley, 1998.

Figura N° 1. Representación de un motor propulsor MHD.

Fuente: www.enavales.com

Limitaciones

Una de las limitaciones más resaltantes para el desarrollo de esta tecnología es que no

existen hasta el momento, buenos refrigerantes que además de hacer su trabajo no

influyan de manera considerable a la eficiencia del sistema MHD.