Las turbinas eólicas basadas en el efecto Magnus están entre las tecnologías más intrigantes del mundo eólico. Poco conocidas por el gran público, se apoyan en un principio físico original que convierte la rotación en sustentación aprovechable para producir energía. Incluso para desplazarse.

Durante mucho tiempo quedaron al margen frente a las soluciones clásicas con palas fijas. Hoy llaman la atención por su comportamiento único frente al viento y por las posibilidades que ofrecen cuando las condiciones les favorecen.

Esta guía te ayudará a descubrir cómo funciona este tipo de aerogenerador. Veremos, por ejemplo, en qué configuraciones puede aplicarse y por qué merece un sitio en proyectos innovadores, ya sea en aplicaciones comerciales concretas o como modelos para construir tú mismo.

Historia del efecto Magnus

Heinrich Gustav Magnus (1802-1870) no es solo un nombre en una fórmula física. Fue un gran experimentador. Le debemos descubrimientos brillantes: trabajos precisos sobre la dilatación de los gases, la absorción de gases por la sangre, la presión de vapor del agua, la conducción del calor en gases, la polarización del calor, la termolectricidad… además de investigaciones en electrólisis e inducción de corrientes.

En resumen, Magnus fue un físico-químico completo. Antes de él, la idea de que un objeto giratorio desviara su trayectoria ya era conocida. Isaac Newton la había señalado en el siglo XVII observando pelotas de juego. Luego, Benjamin Robins la vinculó con la balística de mosquetes en el siglo XVIII. Magnus aportó la demostración experimental decisiva a mediados del siglo XIX. Con un cilindro en rotación soplado por una corriente de aire, se midió y caracterizó la fuerza lateral. De ahí que el efecto lleve su nombre. Las fuentes sitúan esta demostración hacia 1852-1853.

Más tarde, a principios del siglo XX, la teoría se formalizó: Martin Wilhelm Kutta en 1902 y Nikolái Zhukovski en 1906 relacionaron la sustentación con la circulación alrededor del perfil. Por su parte, Ludwig Prandtl introdujo en 1904 la capa límite, que explica la adherencia viscosa del flujo.

Definición del efecto Magnus

El aire es un fluido. Sí, un fluido real como el agua, pero menos mojado 🙂 En cuanto un objeto en rotación se encuentra con una corriente de aire, aparece una fuerza lateral. Ese es el efecto Magnus.

Variables utilizadas:
ρ = densidad del aire (kg/m³)
V = velocidad del viento relativa (m/s)
Γ = circulación alrededor del objeto (m²/s)
R = radio del cilindro o del rotor (m)
ω = velocidad angular de rotación (rad/s)
L′ = sustentación por unidad de longitud del cilindro, es decir, fuerza por metro de rotor (N/m)

Fórmulas básicas:
L′ = ρ V Γ
Para un cilindro liso en rotación: Γ ≈ 2 π R² ω
Orden de magnitud útil: L′ ≈ 2 π ρ V R² ω

Para ayudarte a visualizarlo, aquí tienes una imagen mental sencilla: viento de izquierda a derecha. El cilindro gira. Si la rotación es horaria, la parte superior va a favor del viento → velocidad ↑ → presión ↓. La parte inferior va a contraviento → velocidad ↓ → presión ↑. La diferencia de presión crea una fuerza lateral que apunta hacia arriba. Y si inviertes la rotación (antihoraria), el esquema se invierte y la fuerza apunta hacia abajo.

Hagamos una analogía con el fútbol y el tenis. Un chute con efecto en fútbol o un lift en tenis hace que la pelota se desvíe porque durante el vuelo actúa una fuerza lateral. No es magia: es la rotación la que modifica el flujo y crea esa fuerza. Una eólica Magnus aprovecha exactamente lo mismo, pero de forma controlada: se impone la rotación de cilindros o velas para generar la fuerza deseada, y luego se convierte en par en el eje para producir electricidad.

Náutica: Cousteau, el turbosegel y los rotores de Flettner

Las aplicaciones marítimas del efecto Magnus o de sus derivados están entre las más espectaculares. Ya en la década de 1920, el alemán Anton Flettner experimentó en su barco Buckau con dos grandes cilindros verticales en rotación. Al girar, esos rotores generaban una sustentación lateral directamente derivada del efecto Magnus, capaz de propulsar el barco. Fue la primera demostración a escala real de este principio en el mar.

Más de sesenta años después, Jacques-Yves Cousteau, célebre explorador, cineasta y figura mundial de la defensa de los océanos, retomó el concepto. Lo transformó en profundidad para crear el turbosegel.

Atención: contrariamente a lo que se lee en ciertos blogs, un turbosegel está inspirado en el efecto Magnus. Solo inspirado. No lo utiliza en sentido estricto porque no es un cilindro giratorio. Se trata más bien de una vela gruesa, de forma ovoide, prolongada por un alerón móvil que forma intradós y extradós. Exactamente como en el ala de un avión. Para ser eficaz, la vela debe orientarse con respecto al viento, igual que una vela clásica.

¿Su particularidad? El perfil grueso del turbosegel normalmente provocaría turbulencias penalizantes en el extradós. Para evitarlo, Cousteau integró un sistema de aspiración interna: al aspirar el aire en el punto correcto, se mantiene el flujo «pegado» al perfil y se incrementa considerablemente la sustentación. Por eso se lo conoce como perfil aspirado. El Alcyone, barco emblemático de Cousteau botado en 1985, estuvo equipado con dos turbosegeles de este tipo. Las pruebas mostraron ahorros de combustible que podían superar el 30 % en condiciones favorables. Para la época, un resultado notable.

El concepto no se detuvo con el Alcyone. Proyectos posteriores preveían equipar otros barcos como el Calypso II, pero quedaron en planos. Más recientemente, algunos buques comerciales retomaron la idea: en 2020, el carguero neerlandés Ankie recibió dos turbosegeles para reducir su consumo de combustible.

En resumen: el rotor de Flettner explota directamente el efecto Magnus mediante un cilindro giratorio, mientras que el turbosegel de Cousteau es una adaptación inspirada que genera sustentación gracias a un perfil aspirado. Ambos persiguen el mismo objetivo: reducir la dependencia de combustibles fósiles y aprovechar el viento como fuerza de propulsión.

Otras aplicaciones del efecto Magnus

Aeronáutica

La aeronáutica ha explorado varias formas de explotar el efecto Magnus. En la década de 1930, algunos prototipos de avión sustituyeron directamente las alas por cilindros giratorios. Uno de los más conocidos fue el Plymouth A-A-2004.

La idea era atractiva: crear mucha sustentación a baja velocidad para permitir despegues con pistas muy cortas. En la práctica, esos aviones «Magnus» históricos resultaron pesados, complejos y bastante menos eficientes de lo esperado. Aun así, marcaron como demostradores pedagógicos.

Más recientemente, la investigación se ha orientado a ciclorrotores y ciclocópteros. Estos dispositivos se parecen a rotores horizontales, pero con palas que pueden girar 360°. Resultado: se puede vectorizar el empuje en cualquier dirección con notable precisión. El efecto Magnus interviene en la física local de las palas, combinado con la aerodinámica clásica. La University of Maryland presentó microdrones capaces de hacer hover de forma muy estable con este sistema. En Austria, la empresa CycloTech mostró demostradores eVTOL con ciclorrotores para un control total del empuje y la orientación, abriendo la puerta a aeronaves extremadamente maniobrables.

Balística

La balística es la rama de la física que estudia el movimiento de cuerpos arrojados en el espacio. Abarca mucho más que las armas de fuego: también hablamos de trayectorias de globos sonda, satélites, sondas espaciales o vehículos de investigación en alta atmósfera. En este marco pacífico, el efecto Magnus puede servir para corregir o estabilizar la trayectoria de un objeto, o incluso dirigirlo de forma controlada.

En cambio, cuando se trata de armas de fuego, cañones o misiles, aquí cerramos la puerta de inmediato. Son instrumentos de muerte que no deberían estar en manos de nadie. Y en NovaFuture no tenemos ninguna motivación para desarrollar o fomentar esos usos.

Vehículos terrestres experimentales

Quizá sea el terreno más lúdico y accesible para experimentar con el efecto Magnus. Imagina un carro ligero o un kart con uno o dos rotores Magnus. Variando la rotación y la orientación de los rotores, se transforma la sustentación en tracción y el viento hace avanzar el vehículo.

Ya existen prototipos, a menudo a escala de laboratorio. En algunos casos, los cilindros giratorios no se usan para propulsar, sino para crear downforce (apoyo aerodinámico) propio, por ejemplo en bancos de pruebas para vehículos de competición.

Esta aplicación del efecto Magnus es un campo de juego ideal para un proyecto de campus, un fablab o una competición técnica, con la posibilidad de equiparlo con sensores para analizar el rendimiento y progresar en técnica.

Innovaciones por venir

Hoy se están estudiando o desarrollando varias líneas:

– Híbridos vela + rotor en buques costeros, con rotores basculantes para pasar bajo los puentes.
– Drones con ciclorrotores extremadamente maniobrables, capaces de vuelo estacionario, vuelo en traslación y transiciones VTOL.
– Eólicas aerotransportadas y kites Magnus (aún experimentales) para aprovechar los vientos fuertes en altura.
– Eólicas Magnus ultrarresistentes para climas extremos, con control electrónico preciso para mantener la producción incluso en condiciones ciclónicas.

Eólicas con efecto Magnus: eje horizontal y eje vertical

Una de las grandes particularidades de las eólicas con efecto Magnus es que existen en dos arquitecturas bien distintas: de eje horizontal y de eje vertical. No es una cuestión de estética: influye directamente en el rendimiento, la estabilidad y la facilidad de integración en un emplazamiento dado.

Eólica Magnus de eje horizontal

Su funcionamiento recuerda al de las eólicas clásicas de palas. Las velas o cilindros están montados en un rotor que debe orientarse de cara al viento y giran sobre sí mismos para generar la sustentación necesaria. Esta configuración puede ofrecer un rendimiento alto, sobre todo en zonas con viento regular y laminar. A cambio, exige una optimización fina del control de rotación para evitar pérdidas a baja velocidad o en caso de turbulencias. El arranque también puede ser más delicado, de ahí el interés de una asistencia motorizada en el lanzamiento.

Eólica Magnus de eje vertical

Aquí las velas o cilindros giran alrededor de un eje perpendicular al suelo. La ventaja principal es una mejor tolerancia a vientos turbulentos, sin necesidad de orientar la máquina de cara al viento. La huella en el suelo es reducida. Por eso esta arquitectura se presta bien a instalaciones en entornos urbanos. Eso sí, obligatoriamente en gran altura y muy bien barridas por el viento. Esta configuración representa un compromiso respecto a los modelos de eje horizontal: por un lado, el rendimiento teórico suele ser algo menor, pero por otro se compensa con una producción más regular en condiciones cambiantes.

Comparación e influencia del diseño

En eje horizontal se apuesta por el rendimiento máximo en buenas condiciones. En eje vertical se elige versatilidad y simplicidad de implantación. En ambos casos, el número de velas o cilindros, su perfil y su diámetro influyen fuertemente en el rendimiento y en el umbral de arranque. Un buen perfil, combinado con un control electrónico preciso de la rotación, puede marcar la diferencia entre un prototipo que gira perezoso y una máquina realmente productiva.

Diseño y fabricación

Fabricar una buena eólica con efecto Magnus no es un simple bricolaje de fin de semana. Probablemente sea la más compleja de todas. Cada detalle cuenta: equilibrado perfecto, control electrónico preciso, resistencia mecánica a las rachas, optimización aerodinámica… En resumen, un reto técnico de verdad. Pero también es una aventura apasionante que representa la ocasión ideal para progresar rápido en fabricación mecánica, electrónica y física aplicada. Quienes se lanzan a este proyecto salen con competencias sólidas y con la satisfacción de haber domado una máquina fuera de lo común.

Ventajas y límites de las eólicas con efecto Magnus

Ventajas

• Resisten incluso los huracanes más violentos.
• Ofrecen un potencial de producción elevado en condiciones extremas (ciclones, tormentas tropicales).
• Permiten fabricar palas de forma simple y económica.

Límites

• Necesitan una velocidad de arranque más alta que una eólica clásica.
• Requieren un control electrónico riguroso para arrancar y optimizar la rotación.
• Su rendimiento óptimo depende de una regulación activa y muy precisa.

Balance
Las eólicas con efecto Magnus son máquinas excelentes, pero solo en contextos específicos como: zonas costeras con vientos sostenidos, emplazamientos muy expuestos susceptibles de verse afectados por ciclones u huracanes, o instalaciones a gran altura para captar al máximo el viento real. Por eso a menudo se encuentran en forma de cometas que se elevan muy alto o instaladas en azoteas de edificios altos para aprovechar vientos fuertes y regulares.

El vídeo bonus 🙂

Aquí tienes un pequeño vídeo inspirador de un avión con alas de efecto Magnus. Se ve que todo va bien y que funciona de maravilla. Felicitaciones a su creador.

Conclusión y opinión sobre las eólicas con efecto Magnus

En nuestra opinión, fabricar una eólica con efecto Magnus puede ser una oportunidad de oro para crear un proyecto pedagógico que estimule al máximo la creatividad técnica. Es un campo de experimentación ideal para estudiantes, makers y amantes de la energía renovable… e incluso para iniciar a las niñas y niños en la ciencia con pequeños proyectos lúdicos.

Sí, las eólicas con efecto Magnus aún son muy raras. Pero eso no significa que sean malas. Sobre todo refleja que la mayoría de diseñadores se concentran en modelos más simples de concebir e industrializar. Sin embargo, nada impide que alguien lance un modelo comercial muy eficiente. Solo hace falta estudiar el tema en serio. Con las herramientas y materiales disponibles hoy, esta tecnología aún tiene un enorme potencial por explotar. Si te inspira, ¿por qué no plantearte un proyecto profesional con esta alternativa?

En cualquier caso, si quieres consejos o compartir tu experiencia sobre este tema, la sección de comentarios de abajo te espera con gusto 🙂

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