EL OBJETIVO DE UN BUQUE.

El objetivo de un buque es generar beneficios. Para conseguir este objetivo tiene que ser seguro, operativo, cumplir sus contratos y ser rentable.

En el campo de la prevención, el buque no debe provocar accidentes y tampoco sufrirlos.

Una buena política de calidad con sistemas en buen funcionamiento  reducen las averías.

Recoger la carga en el puerto designado y entregarla en los puertos destinos es fundamental para cumplir los plazos y no penalizar.

Finalmente, consumos bajos de combustible y una tripulación adecuada hacen que un buque genere beneficios.

El buque, como flotador ha de reunir una serie de cualidades para navegar, derivadas del ámbito en que se desenvuelve y de su condición de móvil.

 

Como profesional del medio observo que de un tiempo a esta parte los fabricantes de motores marinos y las administraciones públicas han redoblado esfuerzos en el control de las emisiones de las máquinas de combustión interna.

Sabemos que han mejorado los rendimientos que se obtienen de cada uno de los gramos de combustible fósil  empleado en la industria. Estas mejoras han venido de la mano de la ingeniería: inyección directa, electrónica, cámaras de turbulencias, etc. han mejorando la eficiencia térmica de los combustibles.

La ingeniería del diseño ha contribuido con nuevas formas en los cascos, suprimiendo en algunos casos apéndices, como timones, ejes y propulsores; en otros casos montando proas con grandes bulbos e incluso la construcción de buques en aluminio de alta velocidad.

La ingeniería mecánica ha mejorado los sistemas de propulsión: hélices de paso variable, estabilizadores, interceptors, hélices de proa de maniobra y propulsión y waterjets.

Quizás ha llegado el momento de dar otra vuelta de tuerca y apostar definitivamente por la propulsión híbrida, como en el mundo de la automoción, en definitiva una propulsión diesel-eléctrica.

Todos sabemos que la energía eléctrica forma parte del campo de trabajo marino, es limpia, de bajos costes de mantenimiento y alto rendimiento y tiene un bajo nivel acústico.

Desde un punto de vista objetivo, tenemos,  bajo consumo, pobre nivel de emisiones y bajísimo nivel de ruido, la industria naval ha comenzado a introducirlo en buques de corta distancia con éxito y con posterioridad a grandes buques cruceros con mayores potencias requeridas.

Se trata de un sistema más que probado en la actualidad. Demostrando ser eficiente desde el punto de vista del costo-beneficio.

De momento en Canarias ninguna naviera dispone de este tipo de buques en su flota, quizás más adelante…

- ¿El gasóleo es un elemento volátil?

- El gasóleo está compuesto por hidrocarburos con 15 a 25 átomos de carbono, y tiene un punto de ebullición entre 150 y 300ºC. Se puede considerar de volatilidad media. El gasóleo se dispersa de forma natural, como el efecto de una gota de agua en la inmensidad del mar.

- ¿Y en comparación con otros combustibles?

- Es menos volátil que una gasolina, pero más que el fuel, como el que derramó el Prestige.

- ¿Qué ocurre cuando el gasoil entra en contacto con el agua?

- Es un líquido orgánico, menos denso que el agua, y que no se mezcla con ella, por lo que, inicialmente, formaría masas que flotan en el agua, las típicas manchas de grasa.

- ¿Es muy contaminante?

- Depende de la referencia que tomemos. Su capacidad de contaminación sería parecida a la de un aceite de automóvil.

 - Habitualmente, los vertidos de hidrocarburos se suelen tratar siguiendo dos pautas. Primero se confina la mancha y se recupera la máxima cantidad posible de vertido. Segundo, se tratan los restos con sustancias tensoactivas para favorecer la dispersión en pequeñas gotas y acelerar su degradación. La dispersión hace que el vertido se distribuya en una zona muy amplia y la concentración de gasoil disminuya, minimizando el impacto sobre la calidad del agua.

Flexibilidad en la construcción y diseño

 

El impulsor está realizado en una sola pieza de fundición, la flexibilidad no está limitada en el diseño de un waterjet ya que se puede construir en el rango y tipo necesarios para una potencia instalada y una velocidad predeterminada.

Los waterjets ofrecen una excelente maniobrabilidad de cero a avante toda, buenas aceleraciones, incluso comandadas por programas informáticos para evitar críticas y cavitaciones.

El timonaje es conseguido mediante la tobera de dirección, dirigiendo el jet +/- 30º, los cuales hacen que el agua sea expulsada hacia la dirección requerida para obtener un empuje determinado. El empuje hacia atrás se consigue moviendo la cuchara del waterjet de forma que el agua salga impulsada hacia la proa del buque.

La propulsión más efectiva se consigue cuando la tobera de dirección del waterjet está alineada con la línea de crujía y el jet justo encima de la línea dinámica de agua. Sin embargo, para asegurar el buen funcionamiento de la bomba esta no debe tener su eje central más alto que la línea de flotación. Son muchos los factores que hacen de un waterjet un equipo con un mantenimiento nada complejo. Los trabajos normalmente se pueden realizar sin pérdidas de tiempo significativas y con  bajos costes económicos, debido a que no existen problemas mecánicos importantes. La ausencia de problemas mecánicos es debida al logro de evitar componentes mecánicos con lubricaciones complejas y limitando las piezas móviles.

 

Todos los sistemas de propulsión a chorro van equipados con los siguientes equipos o maquinaria auxiliar:

 

·        Bloque de válvulas hidráulicas de control y maniobra.

·        Bombas hidráulicas arrastradas (PTO) de desplazamiento variable.

·        Cojinete de empuje con su sistema de lubricación.

·        Cuadro de retroalimentación de indicadores de posición de timón.

·        Sistema de control desde el puente y máquinas.

·        Diseño del conducto de aspiración siguiendo los perfiles del buque.

·        Ejes intermedios en acero o composite.

COJINETES DE EMPUJE EN WATERJETS

 

En un waterjet el cojinete de empuje puede ser instalado en dos posiciones: al final del eje, fuera del buque, en el estator del waterjet o en el interior, en la sala de máquinas. La decisión está muy clara, todos los constructores montan los cojinetes de empuje a bordo, en la sala de máquinas por tres razones fundamentales.

La primera de ellas es el medio hostil que siempre representa el contacto con el agua salada, el riesgo de fallo es reducido y el mantenimiento más sencillo, en el caso de ser necesario.

El cojinete de empuje está siempre accesible sin necesidad de ir a dique seco para su manipulación, minimizando los costes por ello.

La última razón es que en la sala de máquinas siempre tendremos más espacio para su instalación por lo que se podrá  montar un cojinete sobredimensionado con el fin de incrementar la esperanza de vida del mismo.

WATERJETS I

 

Principalmente, el Waterjet consiste en un conducto de admisión donde el agua entra en contacto con el impulsor, una bomba revestida y un conducto de salida formando el conjunto del jet.

A la hora de diseñar un waterjet se debe tener presentes las siguientes premisas: la eficiencia de la propulsión, el margen de cavitación, peso y dimensiones, requerimientos de la instalación y la maquinaria con la que van a trabajar.

La propulsión mediante waterjets es el método más eficiente y ventajoso para las embarcaciones de alta velocidad.

Las ventajas no sólo residen en su alta eficiencia sino también por la baja resistencia que ofrece el buque al avance debido a la ausencia de apéndices en el casco tales como ejes, timones, etc.

La ausencia de apéndices debajo de la línea de flotación hace posible las operaciones del buque en aguas de poco calado y puertos pequeños.

CONCEPTO DE HÉLICE

En geometría se llama hélice a la curva engendrada por un punto que se mueve como consecuencia de dos efectos uniformes, uno de rotación y otro de traslación (movimiento helicoidal), efectuándose este último alrededor de un eje paralelo a la dirección de traslación. Si trasladamos esta definición a una hélice cualquiera veremos que el movimiento de traslación lo proporciona, efectivamente, un eje, el de la transmisión. La traslación sólo se consigue cuando la hélice gira en un fluido ejerciendo en él una fuerza que hace que toda la máquina se mueva. La comparación más acertada puede ser la de un tornillo que penetra en rosca en una madera.

Dos son los parámetros fundamentales que definen una hélice, el diámetro y el paso.

El diámetro de una hélice corresponde al doble de la distancia que existe entre el centro de su eje y su extremo más alejado, es decir, corresponde al diámetro de la circunferencia en la que puede inscribirse la hélice.

A su vez se denomina paso a la distancia teórica que avanza la hélice al dar una vuelta completa; la distancia real avanzada es siempre menor al paso porque se produce una pérdida de eficacia debido al deslizamiento de la propia hélice en el fluido.

La diferencia entre el paso y la distancia real que avanza la hélice se llama retroceso o deslizamiento, y suele tener un valor del 10% del paso, aumenta en función del paso y disminuye cuando se instalan dos motores o doble hélices.

Algunas hélices disponen de palas orientales lo que permite variar su paso con respecto al núcleo, con este sistema se pretende un paso reducido al iniciar el movimiento, a medida que aumenta la velocidad se va aumentando el paso, buscando el mejor rendimiento en cada circunstancia.

También puede efectuarse una clasificación de las hélices según su sentido de giro. Se denominan dextrógiras cuando, vistas desde popa, giran en el mismo sentido de las agujas del reloj, levógiras cuando giran en sentido contrario.

Una hélice marina funciona casi de la misma forma que una aérea. En los propulsores marinos, sin embargo, cada pala es de gran anchura (desde el borde anterior al posterior) y de pequeño grosor. Las palas se fabrican en aleaciones de cobre para resistir la corrosión. La velocidad del sonido en el agua es mucho más alta que en el aire, y debido a la alta resistencia por fricción del agua, la velocidad punta nunca alcanza la velocidad del sonido. Aunque se han llegado a alcanzar efectividades de hasta un 77% con propulsores experimentales, la mayoría de los propulsores marinos funcionan con rendimientos próximos al 56%. El espacio libre es un problema menor en los propulsores marinos, aunque su diámetro y su posición estén limitados por la pérdida de eficiencia si las palas se acercan a la superficie del agua. El principal problema de diseño y de funcionamiento de las hélices marinas es la cavitación, la formación de vacío a lo largo de las secciones de las palas del propulsor, que conlleva un desplazamiento excesivo, pérdida de eficiencia y deterioro del material.