TEMA 4 PROP - ABORDO Escuela de navegación

www.abordonautica.es
TEMA 4
PROPULSION
4.1 CARACTERÍSITCAS DE LOS MOTORES : FUERABORDA, DENTRO
FUERA BORDA, INTERIOR Y PROPULSIÓN A TURBINA, EN CUANTO A
SU INSTALACIÓN.- Los motores marinos no sólo son los impulsores que hacen
navegar al barco, sino que también son los encargados de producir la energía eléctrica
que hace que funcionen los numerosos equipos electrónicos que llevan los barcos
modernos.
En un principio sabemos que los combustibles se clasifican en dos grandes grupos:
• Combustibles ligeros, que tienen el punto de inflamación por debajo de 50º C.
Gasolina
• Combustibles pesados con el punto de inflamación por encima de los 50º C.
Gasoil
Y según el combustible utilizado se dividen en:
• Motores de explosión
• Motores diesel
Los motores de explosión consumen gasolina, que dentro del carburador y en forma
de vapor se mezcla con el aire, mezcla que la comprimimos en el interior del cilindro,
donde la hacemos explosionar por medio de una chispa eléctrica.
Los motores diesel aspiran aire que al someterlo a una gran presión llega a alcanzar
muy altas temperaturas. En ese momento se le inyecta el gasoil que al entrar en contacto
con el aire caliente arde, produciendo de esta forma la energía mecánica para el
movimiento del cigüeñal.
El ciclo son los movimientos necesarios del cigüeñal para transformar la energía
desarrollada por la combustión del combustible en energía mecánica, que se le
comunica a la hélice.
63
www.abordonautica.es
Otra clasificación que tendremos en cuenta es tanto para los de explosión como para los
diesel según el ciclo:
•
Motores de dos tiempos: Cuando el ciclo se desarrolla con dos carreras del
pistón, lo que hace que de una vuelta el cigüeñal
En el primer tiempo se verifica el llenado y la compresión del aire o de la mezcla de
combustible y aire, y en el segundo tiempo, la combustión mediante la inyección de
combustible o provocando el encendido de la mezcla, la expansión de los gases y el
escape o expulsión de los gases producidos por la combustión.
•
Motores de cuatro tiempos: Cuando el ciclo se desarrolla con cuatro carreras
del pistón, lo que se transforma en dos vueltas del cigüeñal.
En el primer tiempo se realiza la admisión del aire o de una mezcla de combustible y
aire; en el segundo tiempo tiene lugar la compresión del fluido aspirado; en el tercer
tiempo, la combustión, mediante la inyección del combustible o provocando el
encendido de la mezcla y la expansión de los gases originados, y en el cuarto tiempo,
la expulsión o escape de los gases quemados.
Todos los motores tienen, en su libro de instrucciones, la indicación del consumo
específico. Es la cantidad de combustible necesario, para una potencia determinada y en
un intervalo de tiempo.
CONSUMO ESPECÍFICO = CONSUMO TOTAL/POTENCIA x TIEMPO
64
www.abordonautica.es
Por lo tanto, si queremos saber el consumo que necesitamos para una travesía:
CONSUMO TOTAL = CONSUMO ESPECÍFICO x POTENCIA x TIEMPO
•
MOTORES FUERABORDA: Son motores de dos y cuatro tiempos, formando
un solo cuerpo el motor y el propulsor.
MOTOR FUERABORDA
Van montados en el espejo de la embarcación, sujetos por medio de abrazaderas y
tornillos que permite desmontarlo con facilidad, facilitando el transporte para
almacenarlo seguro o para mantenerlo o repararlo.
Pueden ser manejados a distancia o bien directamente por medio de una caña que
lleva el propio motor.
El arranque puede ser manual o a distancia. Tienen dos ejes de giro: uno de elevación
que permite elevar el conjunto propulsor hasta sacarlo del agua y otro direccional que
sirve de timón.
Tendremos muy en cuenta que la parte inferior, donde va la hélice, queda por debajo
de la quilla.
Van montados en el espejo de la embarcación, sujetos por medio de abrazaderas y
tornillos que permite desmontarlo con facilidad, facilitando el transporte para
almacenarlo seguro o para mantenerlo o repararlo.
Los de pequeño caballaje son de dos tiempos y los más grandes de cuatro tiempos.
La refrigeración es directa, a circuito abierto, del agua del mar que aspira por medio
de una bomba y después de circular por el motor sale por encima de la línea de
flotación y se vé que no hay obstrucciones en la línea de refrigeración.
El engrase en los motores de dos tiempos se efectúa mezclando a la gasolina el aceite
recomendado por el fabricante. La proporción está entre el 1 y el 5%. Al ir el aceite con
el combustible directamente a la cámara de combustión del cilindro, es conveniente
llevar el motor un poco caliente para que así se queme el aceite y no engrase las bujías,
parando el motor.
Tienen un consumo específico comprendido entre 0,39 y 0,45 litros por caballo y
hora, navegando a un 75% de la potencia total
65
www.abordonautica.es
El escape de gases se realiza por debajo de la línea de flotación, lo que amortigua los
ruidos y disminuye la contaminación.
Todos los astilleros construyen sus barcos con una potencia de instalación de motor
mínima y otra máxima.
•
MOTORES INTRA-FUERABORDA: También llamados dentro-fuera de
borda debido a que parte de la instalación va dentro del casco y parte va fuera.
MOTOR INTRA-FUERABORDA
Dentro del espejo va el motor propiamente dicho, que se une en la parte exterior al árbol
de transmisión de la hélice a través del espejo.
La hélice va colocada por debajo de la quilla con el fin de que trabaje en aguas vivas.
La hélice gira sobre un eje vertical haciendo de timón. Sobre otro eje horizontal se
puede dar diferentes inclinaciones al elemento propulsor.
La parte interior va protegida de la intemperie y va aislada del casco, en la unión con
el exterior, por unas juntas de goma que impiden el paso del agua y permiten la
movilidad del propulsor.
Estos motores se manejan a distancia.
Suelen ser motores de cuatro tiempos de explosión o Diesel, con un consumo
específico entre 0,26 y 0,33 litros por caballo y hora, navegando al 75% de la potencia
instalada.
Se instalan aislados de la intemperie en una sala de máquinas, con preinstalación en el
interior del casco.
La lubricación es a presión en circuito cerrado. La refrigeración puede ser a circuito
abierto con agua del mar, o a circuito cerrado.
•
MOTORES INTRABORDA.- Van instalados en el interior de la embarcación,
lo más bajo posible para mejorar la estabilidad, sobre bancadas preinstaladas
sobre el eje de crujía en el caso de un solo motor. Se transmite el movimiento a
la hélice por medio de un eje de empuje, que descansa sobre chumaceras, una
de ella de empuje, que es la que hace que el giro de la hélice impulse al barco en
su desplazamiento, saliendo al exterior por medio de una bocina con
prensaestopa que evita la entrada de agua.
66
www.abordonautica.es
MOTOR INTRABORDA
Son en general motores Diesel de cuatro tiempos, alcanzando grandes potencias. Su
consumo específico está entre 0,19 y 0,25 litros por caballo y hora, con un rendimiento
del 75% de la potencia.
La lubricación es forzada en circuito cerrado refrigerada por agua del mar que pasa
por un convertidor de temperatura.
La refrigeración puede ser forzada en circuito cerrado por medio de agua dulce que se
refrigera por medio de un circuito de agua de mar. El casco dispone de los orificios de
aspiración del agua de la mar, con sus grifos de fondo. El manejo es a distancia.
• MOTORES CON PROPULSIÓN A TURBINA.
Aunque hay varias clases de turbinas , estudiaremos sólo los de turbina de agua por ser
los motores más comunes en las motos de agua.
El motor es interior y la transmisión hidráulica adosada al mismo va la mitad dentro de
la embarcación y la otra mitad fuera.
El motor mueve una turbina que aspira agua de mar del fondo de la embarcación por
un tubo ancho y la descarga por una tobera más estrecha por la popa. Por el principio
de acción y reacción , la embarcación se mueve avante al salir el agua por la popa.
En la parte superior de la tobera hay una pantalla deflectora que controla la dirección
y el flujo del agua desviándola hacia donde nos interese con lo que el barco se puede
desplazar libremente hacia donde queramos.
Mediante este sistema se eliminan hélices y timones.
4.2 INSTRUMENTOS DE CONTROL Y MANDOS DE MANIOBRA DEL MOTOR.Si la embarcación lleva motor fuera borda, con mando incorporado, se hace.mediante la caña el giro del motor para utilizar la hélice como timón y el arranque es
manual por medio de una cuerda.
En los barcos con motores fueraborda de mayor caballaje, intra-fueraborda y motores
intraborda los mandos se han llevado por medio de guardines o conexiones eléctricas a
la cabina de mando. El gobierno se realiza por medio de la rueda del timón, el arranque
es por medio de un botón o giro de la llave, el embrague y la inversión están en
palancas, que pueden ser una sola palanca o dos palancas una de máquina avante y otra
de máquina atrás. En esta cabina de mando encontramos todos los controles indicados
anteriormente, facilitándonos así la comprobación directa.
67
www.abordonautica.es
4.3 COMPROBACIONES ANTES DE LA PUESTA EN MARCHA.Antes de arrancar el motor debemos tomar unas ciertas precauciones y realizar una serie
de comprobaciones.
1. Cantidad de combustible que tenemos en el tanque. Calculamos las necesidades
para la travesía que vamos a realizar y contaremos con un 40% más como
reserva; debido a que el viento y las corrientes pueden hacer que el tiempo de
travesía se amplíe considerablemente.
Que el flujo
de combustible tenga acceso libre al motor, abriendo la llave de paso.
Estado de suciedad y agua en los filtros de combustible. En caso de suciedad o
agua procederemos a cambiar los filtros y a vaciar el agua depositada en el vaso
de filtro.
Si tenemos motores de gasolina hay que comprobar que no hay gases explosivos
en los interiores del barco. Podría haber un poro o alguna avería que haya
producido derrames.
2. Con la varilla de nivel del carter comprobaremos que el aceite está entre el
mínimo y el máximo. Rellenando si es necesario. La falta de aceite supone que
no se realiza el engrase ni la refrigeración por medio del aceite suponiendo un
grave peligro para el motor.
3. Comprobar periódicamente que la toma de agua de la mar no se encuentra
obstruida para que circule el agua. Si tenemos circuito cerrado de agua
comprobaremos que el tanque está en la marca de lleno. Abriremos el grifo de
fondo para el circuito abierto.
4. Veremos que todos los interruptores eléctricos se encuentren en posición de
apagado, pondremos en posición de uso el de las baterías y de los equipos que
pensemos utilizar.
5. Comprobar los mandos de gobierno y de la inversión del motor, poniéndolo en
posición de punto muerto en caso de que no lo esté.
6. Prestar especial interés en comprobar la presión de aceite en el circuito, presión
y temperatura en la línea de refrigeración. Al darle al encendido saltan las
alarmas que dejan de sonar al arrancar el motor. Al parar volverán a sonar. En
caso de avería saltará la alarma del circuito que no esté funcionando en
condiciones. Estas comprobaciones se hacen ya con el motor en marcha.
7. Una vez en marcha comprobaremos que la batería se mantiene en carga.
Nunca debemos ponernos en marcha sin esperar un poco a que el motor tome
temperatura, iremos aumentando revoluciones progresivamente. No debemos superar el
75% de la potencia. De regreso a puerto no pararemos el motor de golpe, iremos
bajando revoluciones poco a poco. Estas medidas harán que el motor dure mucho más.
Los motores suelen tener un filtro decantador que elimina el agua contenida en el
combustible.
68
www.abordonautica.es
4.4 SISTEMA ELECTRICO. BREVE DESCRIPCIÓN.- Casco, motor y sistema
eléctrico son los elementos que componen el corazón del barco. Si alguno de ellos falla
nos encontraremos en situaciones verdaderamente comprometidas.
Del sistema eléctrico del barco hay que tener un profundo conocimiento, hoy en día los
barcos van equipados con un gran número de equipos electrónicos, bombas eléctricas,
cocina, etc. Produciéndose un alto consumo de energía eléctrica.
En la actualidad a bordo de los barcos de recreo podemos tener los dos tipos de
corriente: Corriente alterna y Corriente continua.
En la corriente alterna la corriente recorre el circuito alternativamente en los dos
sentidos. Siendo su frecuencia de 50 veces por segundo en Europa y 60 veces en
Estados Unidos y países de su influencia. Por ello tenemos que tener mucho cuidado
cuando compramos un equipo en estos últimos países.
En la corriente continua el flujo de electrones recorre el circuito siempre en el mismo
sentido, desde el polo+ al polo – de la batería y en el interior de la batería del – al +. En
esta corriente se mantiene constante la intensidad.
Los órganos principales de toda instalación eléctrica son: Dinamo o generador,
batería, motor de arranque, sistema de encendido, sistema de alumbrado (12 y 220 V.) y
aparatos accesorios.
La dinamo o el generador son los equipos que producen la energía eléctrica para la
carga de la batería o para alimentar los circuitos.
La corriente producida por la dinamo es continua y la del generador o alternador es
alterna.
La batería es el aparato que permite acumular energía eléctrica, producida por la
dinamo o el generador de corriente. Una batería está compuesta por varios
acumuladores o celdas electrolíticas. Cada celda comprende un conjunto de placas
(electrodos) sumergidas en un líquidos (electrolito) contenido en un recipiente aislado.
Las placas negativas y positivas van colocadas alternativamente y enlazadas en
paralelos las del mismo signo.
Pueden tener 3 o 6 elementos constitutivos dando tensiones de 6 y 12 voltios
respectivamente.
Aunque las baterías modernas no necesitan mantenimiento, diremos que una batería
necesita comprobar periódicamente su nivel de líquido, añadiendo agua destilada en
caso necesario. Nunca añadiremos ácido sulfúrico que podría dañar la batería. Los polos
han de estar bien limpios y los bornes bien apretados; untándolos de vaselina para
protegerlos de la sulfatación, que en la mar es mucho más intensa que en tierra.
La comprobación de la carga de la batería se hace con un densímetro, sabiendo que
cargada viene a medir 1,28 y descargada 1,1 aproximadamente.
El sistema eléctrico se compone de generador o alternador, regulador de carga, la
batería, el circuito de arranque, el circuito de alumbrado, el circuito de alumbrado de
emergencia, cuadros de interruptores y fusibles, portalámparas y enchufes.
Los equipos de los barcos funcionan con corriente continua de 12 V. El sistema de
alumbrado puede ser de 12 Y 220 V.
El alternador envía la corriente que produce a la línea de iluminación y a la batería. A
esta última a través de un regulador de voltaje que protege a la batería para no
sobrecargarla y cortar el circuito, en estado de reposo, para que no se descargue.
69
www.abordonautica.es
BATERIAS DE SERVICIO Y DE ARRANQUE.- El equipo de baterías está
compuesto por una batería de alumbrado normalmente y otra de arranque.
Si el buque está tomando la corriente del muelle hay que tener un cargador de baterías
para conservar el estado de carga.
Los cables que componen las líneas han de ser de suficiente sección para que no
sufran sobrecalentamientos cuando se esté utilizando la carga máxima. Debemos darles
un margen de seguridad por si en el futuro instalamos algunos equipos nuevos.
Se dispondrá de una toma de masa en contacto permanente con la mar, y todos los
aparatos llevarán su toma de masa que se conectará a la general.
Nunca empalmaremos cables, en caso de hacerlo lo haremos con pastillas de empalme
como medida provisional, al llegar a puerto renovaremos la línea. Las conexiones se
harán por medio de cajas de conexión.
Los enchufes serán diferentes para cada tensión, al fin de evitar errores en caso de
confusión al enchufar un equipo. Los interruptores, los enchufes y cables irán bien
firmes par evitar malos contactos, que nos pueden producir chispas o cortocircuitos. Las
diferentes líneas tendrán cada una un interruptor para ellas, y antes del cuadro de
distribución habrá un interruptor general. Junto a estos interruptores se montan cajas de
fusibles para cada una de las líneas y otra para la línea general. Los interruptores irán
rotulados con el nombre del equipo o compartimento al que corresponda. Todos los
interruptores y cajas de empalme instaladas en el exterior serán de tipo estanco.
La baterías llevan un interruptor general para mantenerlas aisladas de las líneas.
Teniendo en cuenta que en la mar los terminales se sulfatan con mucha facilidad,
realizando un bajo pero continuado consumo de las baterías.
Los portafusibles y portalámparas han de ser de presión, en las lámparas de bayoneta,
las vibraciones del barco hacen que los de rosca se aflojen pudiendo crear un
cortocircuito.
ACOPLAMIENTO DE BATERIAS
PARALELO
SERIE
IGUAL
C APACID AD,
SUMA DE
VOLTAJES.
CAPACIDADES
SE SUMAN
Y VOLTAJE
NO CAMBIA
70
www.abordonautica.es
BATERIAS O ACUMULADORES.- Los acumuladores eléctricos almacenan energía
eléctrica para utilizarla posteriormente.
Transforman la energía química en energía eléctrica.
Las características de una batería son: El voltaje que suministra y su capacidad. El
primero se mide en Voltios y en las instalaciones de los barcos suele ser de 12 V., la
capacidad es la cantidad de corriente que puede proporcionar, midiéndose en
amperios/hora.
Para que una batería nos proporcione 12 V. ha de estar compuesta por seis elementos,
y cada electrodo tiene que proporcionar un voltaje entre 1,8 y 2,2 voltios. La batería está
descargada cuando esté en 10,8 voltios y a plena carga cuando esté en 13,2 voltios.
Cargamos las baterías por medio de un cargador de baterías, que puede ser
automático, conectamos el positivo del cargador con el positivo de la batería y el
negativo con el negativo. El cargador tiene un interruptor para abrir o cerrar el circuito y
un amperímetro que mide la intensidad de la corriente, un voltímetro que indica el
voltaje de carga y un disyuntor que impide la descarga de la batería.
Se suelen instalar en cajas cerradas pero con ventilación de persianas para que no
entre el agua. Procuraremos no estibar objetos dentro de la caja de baterías y la
mantendremos siempre limpias y secas. Esta caja estará firmemente sujeta para que no
sufra desplazamientos con los movimientos del barco. Su instalación será lo más cerca
posible del cuadro de distribución.
Las baterías se pueden acoplar en serie o paralelo según que queramos multiplicar el
voltaje o la capacidad.
En el cuadro siguiente se observan 3 baterías de 12 voltios y 100 Ah cada una,
acopladas por los dos sistemas y sus resultados.
4.5 CÁLCULO DE LA LA AUTONOMÍA DE LA EMBARCACIÓN.- Todos los
motores tienen, en su libro de instrucciones, la indicación del consumo específico. Es la
cantidad de combustible necesario, para una potencia determinada y en un intervalo de
tiempo.
CONSUMO ESPECÍFICO = CONSUMO TOTAL/POTENCIA x TIEMPO
Por lo tanto, si queremos saber el consumo que necesitamos para una travesía:
CONSUMO TOTAL = CONSUMO ESPECÍFICO x POTENCIA x TIEMPO
Con esta formula podemos calcular el consumo total del buque en una hora, si
dividimos la capacidad total del tanque entre el consumo horario sabemos la autonomía
que tendrá el buque.
Debido a las condiciones meteorológicas siempre debemos de mantener una reserva
para una determinada travesía, que dependerá de la duración de ésta.
71
www.abordonautica.es
72