Estás en: Manuales10.com > Educación > Formación profesional > acoplamientos de ejes y propelas de barcos
acoplamientos de ejes y propelas de barcos
Enviado por A DIOS:
Doy gracias a Dios que me dio la oportunidad y el conocimiento necesario para concluir mis estudios.
A MIS PADRES:
Doy gracias a mis padres que me brindaron la oportunidad de estudiar y salir adelante sin importar las luchas, y sobre todo que nunca me faltaron sus consejos.
A MIS ABUELOS:
También quiero agradecer a mis abuelos que siempre me aconsejaron. Especialmente a mi abuelo Gilberto y a mi abuela Ana los cuales me dieron y me apoyaron en mis estudios y esta tesis es especialmente dedicada a ellos dos.
A MI NOVIA:
Agradezco a mi novia que me ha comprendido y ha estado conmigo en las buenas y en las malas apoyándome, para salir adelante y haber terminado.
A MIS TIOS
Quiero dar gracias a mi tío francisco el cual me ha apoyado y que sobre todo me ha aconsejado a seguir adelante, así como a mis demás tíos y tías que me apoyaron.
EN GENERAL
Gracias a mis amigos, amigas, primos y compañeros que me rodean con los cuales pase momentos felices. También a cada uno de los maestros que me apoyaron y por haberme aconsejado a seguir adelante.
DATOS GENERALES DEL ALUMNO
NOMBRE DEL ALUMNO:
FREDDY EMMANUEL NAAL SÀNCHEZ
MATRÍCULA:
4210010279
DIRECCIÓN Y TELEFONO:
SAN ANTONIO CÁRDENAS CARMEN CAMPECHE, CARRETERA DEL GOLFO S/N
TEL.: 938-100-31-75
PERIODO DE ESTADÍA:
MAYO-AGOSTO 2012
NOMBRE DEL ASESOR ACADÉMICO:
ING. MARLÍN SOSA VÁZQUEZ
ASESOR EMPRESARIAL:
ING. FRANCISCO MIGUEL MORA CAMPOS
CARGO DEL ASESOR EMPRESARIAL:
COORDINADOR TÉCNICO ADMINISTRATIVO
ÍNDICE
Pág.
1. INTRODUCCIÓN 7
2. JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVO 9
3. DESARROLLO TEÓRICO 10
3.1. CARACTERÍSTICAS 10
3.1.2. Paso de la hélice 10
3.1.3. Diámetro de la hélice 10
3.1.4. Peso de la hélice 11
3.1.5. Cavitación 12
3.1.6. Material y forma constructiva de las hélices 13
3.1.7. Limpieza de la hélice 13
3.1.8. Mantenimiento de la hélice 14
3.1.9. Reparación de los sellos 14
3.1.10. Cojinetes o rodamientos 15
3.1.11. Mantenimiento diario 15
3.2. METODOLOGÍA Y APLICACIÓN 16
3.2.1. Varada del barco 16
3.2.2. Desacoplamiento de los ejes 17
3.2.1.1. Herramientas a utilizar 17
3.2.3. Pasos para desacoplar el eje 17
3.2.4. Pasos para desacoplar las tomas de fondo 18
3.2.5. Revisión de los ejes 19
3.2.5.1. Revisión del eje por medio de maquinado en torno 19
3.2.6. Inspección de las hélices 19
3.2.7. Reparación de la hélice 20
3.2.7.1. Proceso de reparación 20
3.2.7. Pruebas de reparación 21
3.2.7. Aplicación de líquido penetrante 21
3.2.8. Balanceo de hélice 21
3.2.9. Asentamiento de hélice en el eje 22
3.3. ARMADO DE LAS HÉLICES CON EL EJE 23
3.3.1. Limpieza del eje después del asentamiento de hélice 23
3.3.2. Colocación de la hélice en el barco 24
3.3.3. Acoplamiento del eje con el motor impulsor 24
3.3.4. Mantenimiento a las tomas de fondo 25
3.3.5. Armado de las tomas de fondo 25
3.5.6. Pruebas de las tomas de fondo 26
3.5.7. Verificación del paso diametral de las tomas de fondo 26
3.5.8. Acoplamiento de las tomas de fondo 27
3.4. SISTEMA DE LUBRICACIÓN DEL MOTOR PROPULSOR 27
3.4.1. Sistema de lubricación 27
3.4.2. Llenado de aceite 28
3.4.3. Filtro separador 28
3.4.4. Ruido y vibraciones 28
3.4.5. El Sistema de Propulsión DAG-HD 30
3.4.6. Fundamentos Teóricos de los Propulsores. 30
3.4.7. Presión de los propulsores 31
3.4.8. Tipos de propulsores 32
3.4.9. Arranque del propulsor 33
3.4.10. La hélice como instrumento de propulsión 33
3.4.11. Aplicación de la hélice y propulsión 33
3.4.12. Propulsión con paso fijo y paso variable 34
3.4.13. Propulsión de hélice abierta 35
3.4.14. Propulsión de hélice cerrada 35
3.5. CAMBIO DE HÉLICES 35
3.5.1 Cambio de hélices 35
3.6. TIPOS DE DESGASTE DE HÉLICES 36
3.6.1. Desgaste por adherencia 37
3.6.2. Desgaste por abrasión 37
3.6.3. Desgaste por ludimiento 37
3.6.4. Desgaste por fatiga 37
3.6.5. Desgaste por adherencia 38
3.7. SISTEMAS DE MOTORES DE LAS HÉLICES DE PROA 39
3.7.1. Motores eléctricos 39
3.7.1.1. Motores de Corriente Continua 39
3.7.1.2. Motores Síncronos 40
3.7.2. Motores asíncronos de jaula de ardilla 40
3.7.3. Arranque de los motores asíncronos 40
3.7.4. Motores hidráulicos 42
3.7.4.1. Sistema de potencia hidráulica 43
3.7.4.2. Ventajas de los motores hidráulicos 44
3.7.4.3. Mantenimiento del sistema hidráulico 44
3.7.5. Tolerancias de las hélices 45
3.7.6. Acoplamientos elásticos 45
4. CONCLUSIÓN 47
5. FUENTES DE INFORMACIÓN 49
6. ANEXOS 50
1. INTRODUCCIÓN
A través de los tiempos el acoplamiento de ejes en las embarcaciones ha ido revolucionando ya que hoy en día contamos con circuitos hidráulicos así como diferentes métodos y formas de acoplar.
Dentro del acoplamiento encontramos que existen diversos factores los cuales se dan de manera inmediata al quitar un coplee, uno de ellos es que traen seguros diferentes a los anteriores ya que la propulsión varia en gran manera por la presión que emiten durante el funcionamiento.
La función primaria de cualquier motor marino o motor de planta es convertir la energía química de un combustible en trabajo útil y usar ese trabajo en la propulsión del barco. Una unidad de propulsión consta de la maquinaria, equipo, y mandos que pueden ser mecánicos, eléctricos, o hidráulicos conectados a un eje de propulsión.
Una embarcación se mueve por el agua propulsada por elementos, tales como ruedas de paletas o hélices. Estos elementos imparten velocidad y movimiento de la embarcación a una columna de agua en la dirección opuesta a la dirección en la que se desea mover la embarcación. Una fuerza, llamada fuerza de reacción (porque reacciona a la fuerza de la columna de agua) es desarrollada contra el elemento de velocidad-impartida. Esta fuerza, también llamada empuje, se transmite al barco y hace que la embarcación se mueva a través del agua.
Otros de los componentes que se mencionan en esta memoria son las hélices, las cuales son controladas por medio del eje principal la cual va directamente acoplada al motor de la embarcación, este acoplamiento se compone de chumaceras, chumacera de tubo de bocina y una caja de platos los cuales sujetan bajo presión el eje.
De esta manera cada vez que una embarcación llega a algún sitio para darle cierto mantenimiento hay que revisar detalladamente el ruido del motor ya que de él dependen las revoluciones de la hélice al igual que el eje de rotación sobre el cual se mueve.
Muchas veces por equivocación colocamos las hélices pero sin tener ninguna razón o la forma correcta y sobre todo se cometen errores al seleccionarla, ya que estas tienen ciertas características muy importantes de las cuales se deben tomar en consideración.
Como se observa en la introducción se explica generalizadamente el tema acoplamiento de ejes y propelas de barcos, en el desarrollo teórico se muestra la explicación extensa de dicho tema.
2. JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVO
JUSTIFICACIÓN
La realización de esta memoria es porque dentro de las empresas no existe un manual con el cual se puedan guiar. Por esta manera me propuse realizar un manual de mantenimiento para las hélices.
He seleccionado este tema porque en la empresa Astimex Jp se realizan trabajos mecánicos que están relacionados con la carrera de mecánica industrial la cual fue la especial de un servidor, los servicio que esta empresa realiza son los acoplamientos de ejes de las hélices, así como el mantenimiento a cada una de ellas. Pero cabe mencionar que servirá como ayuda a la empresa la redacción de esta memoria.
OBJETIVO
Elaboración de una guía teórica básica que ayude a unificar procedimientos en la empresa, ya que se carece en cierta medida de ello, y así facilitar el trabajo a las personas de la empresa encargadas de estos servicios.
3. DESARROLLO TEÓRICO
Dentro de la mecánica y tubería abarcan las hélices, en el mundo hay diferentes tipos de hélices, pero sin embargo no todas son iguales ya que tienen diferente tipos de uso. Las hélices de propulsión marina son utilizadas en grandes embarcaciones, cada una de estas hélices tienen diferentes características que a continuación se muestran.
3.1. CARACTERÍSTICAS
Las hélices tienen diferentes características con las cuales se logran diferenciar, ya que no todas están hechas del mismo material, ni tampoco cuentan con las mismas tolerancias y medidas.
3.1.2. PASO DE LA HÉLICE
Aunque la hélice tenga dos, tres, o cuatro aspas “el paso" se define como la medida (en pulgadas o metros) que recorre una pala al girar sin resbalamiento una vuelta completa. (Ver anexo, figura 1)
3.1.3. DIÁMETRO DE LA HÉLICE
El número del diámetro viene grabada en el núcleo de la hélice ya que es la parte más gruesa próxima al eje, esta se marca por las siguientes letras, (P x D) que significa el paso de la hélice, por el diámetro que esta tiene. (Ver anexo, figura 2)
3.1.4. PESO DE LA HÉLICE
El peso de las hélices varía ya que existen diversos tamaños, hay algunas que pesan 250 lb = a 114 kg aproximadamente, hay de 170 lb = 78 kg entre otras más.
Hablando teóricamente siempre hay que evitar poner una hélice con un número de aspas que sea múltiplo del número de cilindros del motor. Si tenemos un motor de 8 cilindros, no debemos instalar hélices de 2 o de 4 aspas, lo correcto sería instalar hélices de 3 o de 5 aspas, esto se hace para evitar vibraciones torsionales y sincronismos inducidos por empuje axial de las hélices. El paso de la hélice tiene que estar compatibilizado en cálculo con el número de revoluciones del motor propulsor y con la curva de potencia que el mismo motor presente.
Si por ejemplo diseñamos una hélice que tenga poco paso, el motor podrá estar trabajando muy liviano buscando más empuje (carga) a mayores RPM. Girará en vacío, el barco andará muy lentamente he incluso podrá dispararse en vueltas ocasionando daños mecánicos o carbonizando dentro de los cilindros y largando humo negro por el escape originado en el exceso de combustible no quemado enviado por la bomba de inyección a las cámaras de combustión . Si por el contrario nos excedemos en el paso (considerando en este análisis siempre un mismo diámetro de hélice en cuestión).
El motor propulsor no podrá levantar más que un número vueltas limitado (sin llegar al máximo); comenzará a recalentarse y podrá indicarlo con mayores temperaturas en los gases de escape o largando humo blanco por el escape. Humo que es originado por un mayor consumo de aceite presente en las cámaras de combustión.
Es por eso que al considerar la velocidad a alcanzar andando a motor no podemos obviar el análisis de las características que presenta el casco para alcanzar su velocidad óptima “navegando la ola". Además las formas del casco “perturbarán" el flujo continuo de agua que llega desde la proa hasta la posición de la hélice moderadamente ordenado, disminuyendo por tanto su eficiencia. Por esto es fundamental asegurar un flujo libre de interferencias y con líneas suaves hacia la posición en que trabajará la hélice.
3.1.5. CAVITACIÓN
Este fenómeno se comenzó a advertir cuando fueron instaladas las primeras turbinas a vapor para propulsión en los buques militares, al tener estas un mayor número de RPM que las máquinas alternativas.
Cuando las hélices trabajan a un número alto de revoluciones hay zonas de las palas (bordes de diámetro extremo donde es mayor la velocidad lineal) y de la cara de empuje de las palas donde se produce un aumento de la presión que, hasta puede hacerse mayor que la presión hidrostática en la que trabajan las palas normalmente.
En realidad la caída de presión en un punto no necesita ser igual a la presión en ese punto de la pala, sino solo la presión menos la presión de vaporización del agua a la temperatura que esta esté. Si esto ocurre en esos puntos de la pala se rechaza al agua formando cavidades vacías o burbujas de vapor de agua que “implotan" produciendo picareteo o golpeteo que junto con el oxígeno que se desprende de las burbujas forman un fenómeno mecánico y químico notable con daños de erosión al material constitutivo de la hélice. Primero para tratar de solucionarlo se fijó un límite al empuje (en kilos) por unidad de superficie de pala para evitarlo.
Después vieron los investigadores que la velocidad lineal también intervenía para que se produjera este fenómeno nocivo que disminuye la eficiencia de la propulsión y a veces suena como metralla o se confunde con vibraciones en la popa. Fue finalmente Ackeret quién en el año 1932 inventó el túnel de cavitación donde se pudieron hacer los ensayos del fenómeno y jugar con las variables para evitarlo. (Ver anexo, figura 3)
3.1.6. MATERIAL Y FORMA CONSTRUCTIVA DE LAS HÉLICES
El material más usual es el bronce en sus distintas aleaciones de manganeso o fósforo. Para hélices de barcos de labor se utiliza el acero fundido. Cuando es necesario un material inalterable y muy resistente a la corrosión se fabrican en acero inoxidable. Para el caso de lanchas y motores fuera de borda para embarcaciones livianas se construyen en aleaciones navales de aluminio.
La hélices pueden fabricarse “al calibre", esto es con el modelo de madera de una sola pala repetido en el noyó o molde de tierra de fundición tantas veces como palas deba tener; o “con modelo completo" tal sea este exactamente e igual en número de palas y diseño de su núcleo. Es en el núcleo donde se maquinará con precisión y de acuerdo a normas S.A.E. el cono de montaje que irá rigurosamente ajustado al cono del árbol propulsor que une la hélice con el motor dentro del barco. Como cualquier masa rotante las hélices deben balancearse estática y dinámicamente para evitar un punto o nodo origen de vibraciones producido por este defecto cuando el conjunto ya esté armado y en navegación de prueba. (Ver anexo, figura 4)
3.1.7. LIMPIEZA DE LA HÉLICE
La hélice como cualquier otra parte del barco que se encuentre bajo el agua se ve sometida a todos los ataques, oxidaciones y adherencias del mar.
En desplazamientos a motor, la hélice representa el elemento que permite transformar la energía mecánica del motor en propulsión, que es lo que finalmente interesa. Tener una hélice en mal estado es un desastre. Si está desequilibrada producirá vibraciones y acabará por estropear el eje de transmisión. Si está doblada o golpeada peor aún, ya que además de quedar desequilibrada, producirá enormes rozamientos hidrodinámicos que se traducirán en bajos rendimientos. Por ello, cuando sacamos el barco del agua la primera inspección a la hélice será para determinar si tiene algún impacto que necesite reparación. Pero lo que siempre será necesario tras varios meses de permanencia del barco en el agua es la limpieza de la hélice. Como en cualquier otra parte de la obra viva, el caracolillo y otras incrustaciones bajo diferentes formas de vida aparecerán originando importantes depósitos calcáreos que provocan irregularidades en su superficie y por tanto contribuyen de alguna manera a desequilibrarla, pero sobre todo a crear una superficie de gran rugosidad lo cual es sinónimo de fuertes rozamientos o lo que es lo mismo, bajos rendimientos y pérdida de empuje. (Ver anexo, figura 5)
Nada más sacar el barco del agua hay que proceder a su limpieza, antes de que seque y haga más dura la operación. Trabajo que no llevará mucho tiempo y para el cual emplearemos una espátula con la que atacaremos sin miedo su superficie. No se preocupe ya que es de bronce y no se trata del casco, más delicado.
3.1.8. MANTENIMIENTO DE LA HÉLICE
Después de haber quedado limpia la hélice se procede a las pruebas necesarias ya que estas pueden estar fracturadas por el impacto de alta presión, o también pueden tener cierto desgaste en las orillas de las palas en las cuales será necesario rellenarlas con soldadura de bronce a una cierta temperatura. Para saber si las hélices están fracturadas se le aplica un líquido revelador en el cual se notara de forma resaltada la fractura que esta tenga, si la hélice se encuentra fracturada por lo consiguiente necesita ser remplazada por una nueva ya que estas no pueden ser reparadas por la especificación del paso y el diámetro.
3.1.9. REPARACIÓN DE LOS SELLOS
Los sellos de este tipo de hélices han de ser de alta calidad y colocados en el eje del propulsor. Los piñones del eje deben ir provistos de sistemas para impedir el paso del agua pero no el del aceite ya que deben estar bien lubricados, además éste tipo de sellos deben tener la característica de poder ser limpiados sin desmontar la unidad completa. En algunos modelos, los sellos están fabricados de grafito. Este material es frágil pero resistente a arañazos, picaduras, etc. Su inconveniente es que el uso en el medio marino, puede crear corrosión galvánica con los materiales de la línea de ejes, normalmente con el acero inoxidable.
Estos sellos, disponen de un anillo con una cara biselada y un anillo de fricción de deslizamiento. Cualquier vibración o desalineación provocará el desgaste cónico convirtiéndolo en forma oval o elíptica, por eso es necesario reducir al máximo la vibraciones y desalineaciones.
3.1.10. COJINETES O RODAMIENTOS
Los rodamientos utilizados en el sistema de hélices de proa, son los rodamientos de rodillos troncocónicos, que están diseñados para soportar cargas radiales y axiales simultáneas, además para los casos en que la carga axial es muy importante hay una serie de rodamientos cuyo ángulo es muy abierto y así soportar mejor ésta carga. Los rodillos troncocónicos deben montarse en oposición con otro rodamiento capaz de soportar los esfuerzos axiales en sentido contrario. (Ver anexo, figura 6)
3.1.11. MANTENIMIENTO DIARIO
Para realizar un correcto mantenimiento es muy importante observar el funcionamiento de las máquinas y conocer su ruido en el régimen adecuado de trabajo. Si observamos que las máquinas trabajan por debajo de las condiciones previstas, y para prevenir grandes daños, es necesario hacer una o más revisiones diarias cubriendo los siguientes puntos:
• Comprobar visualmente de la entrada el eje para evitar posibles pérdidas o fugas.
• Comprobar visualmente las fugas en el módulo hidráulico y en el sistema de tuberías.
• Observar y notar el calor generado por las bombas, sistemas hidráulicos, cojinetes…
• Observar los ruidos o vibraciones extrañas.
• Comprobar el nivel de aceite en el tanque de gravedad y si está presurizado.
• Comprobar las condiciones de los filtros.
• Comprobar la cantidad de agua en el aceite. Extraer una pequeña muestra de aceite y comprobar visualmente si está emulsionado.
• Comprobar que la presión del servo es la correcta.
Después de la comprobación general del sistema: cuando se haya hecho una revisión a fondo, debe llevarse a cabo una comprobación adicional 2 o 3 días después de dicha revisión. La inspección diaria también debería incluir la revisión de los elementos filtrantes.
Dentro de las empresas tienen diferentes formas de llevar a cabo estas pruebas o estas revisiones en las cuales es necesario contar con el material y los equipos necesarios para poder llevarlas a cabo en el menor tiempo posible ya que de lo contrario tendrá sus consecuencias con los dueños de las distintas embarcaciones.
Estas pruebas se le aplican en lo general a los ejes y a las hélices marinas ya que son los objetos que más se dañan durante la navegación de la unidad.
3.2. METODOLOGÍA Y APLICACIÓN
En este apartado se mencionan los pasos importantes para llevar a cabo el acoplamiento de ejes y sobre todo los métodos y pruebas que se le aplica en cada mantenimiento.
3.2.1. VARADA DEL BARCO
Para llevar a cabo la varada de la lancha es necesario saber el lugar en el que debe asentar la proa y sobre todo saber la posición en la que se encuentran ubicadas las hélices, de igual manera se debe tomar en cuenta que la cama de varada no se mueva por la presión que hay dentro del agua y para ello se recomienda apagar los motores de la embarcación ya que esta solo genera corrientes de agua más fuertes.
Una vez que se haiga asentado la proa y la parte trasera se empieza a subir la cama con una velocidad de 10 rpm. Para que no cause movimiento alguno y finalmente se le colocan ciertas cuñas en los bordes para que no resbalen.
3.2.2. DESACOPLAMIENTO DE LOS EJES
En esta parte es donde se quitaran los sellos del coplee y los platos de presión que lo sostienen así como las cuñas que se encuentran en6 el interior del coplee y los cojinetes.
3.2.1.1. Herramientas a utilizar
• 1 diferencial de 1ton.
• 1 martillo de bola
• 1 marro de 6 lb
• 2 llaves mixtas de ¾
• 2 llaves mixtas de 15/16
• 2 llaves mixtas de 1 1/8
• 2 llaves mixtas de 11/16
• 2 llaves de golpe de 1 1/8
• 1 dado hexagonal de 1 1/8
• 1 matraca con entrada de ¾
3.2.3. PASOS PARA DESACOPLAR EL EJE
• Paso 1: se retiran los sellos que se encuentran en la parte trasera del eje, estos están sujetados por los platos para ello utilizamos las llaves de ¾, después se calienta con gas y acetileno para derretir el silicón que se encuentra en el interior, después se gira a 90º ya que estos tienen una guía.
(Ver anexo, figura 7)
• Paso 2: se gira el coplee a la derecha para colocarlo con la cuña hacia arriba ya que en el interior del coplee se encuentran los cojinetes y estos están a presión por lo que es necesario golpear el coplee para que por medio de las vibraciones afloje, una vez aflojado se sacan los tornillos utilizando las llaves de 1 1/8 y el dado. (Ver anexo, figura 8)
• Paso 3: se sujeta con el diferencial el coplee ya que este pesa aproximadamente 72 kg, y no lo podemos levantar nosotros mismos por el espacio en que se trabaja ya que es muy reducido, después se eleva 10 cm para poder quitar la cuña del coplee, una vez retirada la cuña se saca el coplee sin ningún problema.
• Pasó 4: se le retira la manguera de aceite que lubrica los bordes del eje y posteriormente se golpea con el marro hacia atrás para sacarlo del barco.
3.2.4. PASOS PARA DESACOPLAR LAS TOMAS DE FONDO
• Paso 1: se sierran las válvulas para evitar el fluido de agua, y después se retira el coplee de hule que está conectada al motor.
• Paso 2: se aflojan los tornillos que se encuentran en el fondo del barco y posteriormente se saca cada una de las tomas de fondo, sin embargo hay que marcarlas ya que estas no se pueden revolver con las otras debido a que el fluido de agua para cada motor no es el mismo. (Ver anexo, figura 9)
• Pasó 3: se desconectan las mangueras que lo sostienen y se aflojan los filtros de agua de cada una.
3.2.5. REVISIÓN DE LOS EJES
Una vez que se haiga sacado los ejes se montan en un montacargas en la cual se deben aflojar las tuercas de cada uno para poder sacar la hélice y posteriormente retirar la cuña que estas traen.
Después de que el eje se encuentra libre se limpia con diesel y carda ya que estos tienen rebabas de grasa y suciedad, posteriormente se le aplica un líquido penetrante de color rojo para verificar si esta tiene alguna fractura o ruptura, la forma de darse cuenta es que se resalta unas manchas más rojas. (Ver anexo, figura 10).
3.2.5.1. Revisión del eje por medio de maquinado en torno
Este paso se lleva a cabo ya que el eje debe ser rectificado por medio del torno para saber si esta torcido o si tiene algún defecto al momento de rotar, para ello se monta el eje en el carro del torno y se pone a prueba a 700rpm y se le coloca una caratula de contacto y en el más mínimo rozón que este haga inmediatamente aparecerá, cabe señalar que si el eje está muy torcido hay que remplazarse ya que este puede dañar la hélice o hacer más complicada las maniobras del barco. (Ver anexo, figura 11).
3.2.6. INSPECCIÓN DE LAS HÉLICES
A parte de las pruebas y las revisiones de los ejes las hélices también tienen que ser verificadas ya que también pueden estar dañadas para ello es necesario realizar lo siguiente. Verificar cada una de las palas de la hélice ya que pueden estar deterioradas o desbocadas en las orillas, cabe mencionar que en algunas ocasiones las hélices se doblan por el impacto de algún pedazo de fierro, a como se muestra en la imagen. (Ver anexo, figura 12).
Generalmente las hélices cuando están muy dobladas ya no hay modo de enderezarlas ya que estas están completamente fracturadas. Hay hélices que se doblan en lo más mínimo pero sin embargo se reparan y pueden volver a servir durante unos 2 o hasta tres años más ya que el material del cual están fabricadas resisten y sobre todo porque tienen un promedio de vida o de uso de 6 años.
3.2.7. REPARACIÓN DE LA HÉLICE
Cuando la hélice tiene cierto desgaste automáticamente pierde estabilidad, lo más conveniente es verificar en que parte tiene el desgaste, cuando el desgaste está pegado al centro es imposible de repararla ya que en esta parte es donde entra el eje, pero si el desgaste lo tiene en las orillas de las palas esta se puede reparar aun por medio de soldadura del mismo material que están hechas, en este caso se utilizó bronce. (Ver anexo, figura 13).
3.2.7.1. Proceso de reparación
• Pasó 1: se tiene que calentar la hélice con el gas y el acetileno para que la fundición entre la soldadura y el material sea perfecta, ya que de lo contrario quedaran partes en las que la soldadura se escurra.
• Pasó 2: la selección de la varilla de bronce es muy importante ya que hay diferente espesor, cuando es más gruesa la hélice se requiere de un espesor muy alto.
• Pasó 3: después que ya este caliente la hélice se fondea de tal manera que se vayan rellenando las partes desgastadas sin dejar que pierda el grado de temperatura.
• Paso 4: cuando ya se haiga rellenado se deja enfriar al aire libre durante 1 hora, después de haber pasado este tiempo se limpia la soldadura con un flaper muy especial para el bronce es cual desgastara toda la rebaba que tenga, sin embargo se tiene que golpear la parte rellenada para verificar si la soldadura está completamente pegada. (Ver anexo, figura 14).
3.2.7. PRUEBAS DE REPARACIÓN
Cuando las hélices se reparan es necesario realizarle las pruebas necesarias a las partes de la hélice que se repararon, ya que la soldadura puede haber fallado. La forma correcta de hacer estas pruebas es aplicar ciertos líquidos de los cuales nos ayudara a revelar las fracturas que estas tengan, si en un dado caso no se cuenta con liquido penetrante es necesario aplicar un aerosol liquido de pintura y en ella se resaltara más las fracturas. Cuando las hélices se ponen a prueba mediante un proceso térmico y un enfriamiento leve estas se pueden cristalizar ya que el tipo de material necesita cierto cuidado. (Ver anexo, figura 15)
3.2.7. APLICACIÓN DE LÍQUIDO PENETRANTE
La forma correcta de llevar a cabo esta actividad es que se debe limpiar correctamente la hélice en la parte que se reparó ya que no es conveniente que este sucio, después de haber limpiado la hélice se aplica un líquido llamado aceite vegetal, el cual ayudara a que el líquido penetrante corra sin ningún problema, esta operación se deja reposar durante 10 minutos para que el líquido penetrante actué de forma correcta, sin embargo cuando no se aplica el aceite el líquido tarda más en actuar ya que no tiene ningún modo de lubricarse y mucho menos de resaltar las partes fracturadas. Cuando se haiga aplicado el líquido penetrante y haigan transcurrido los 10 minutos se empezara a notar de forma resaltada en color rojo la factura, si en un dado caso no aparece se limpia aplicando WD-40 de tal manera que no quede manchada la hélice. (Ver anexo, figura 16)
3.2.8. BALANCEO DE HÉLICE
Para llevar a cabo el balanceo de hélice es necesario colocar el diferencial en la parte superior del montacargas con el cual se pueda maniobrar fácilmente. Después se le coloca en eje con dos cabezales cónicos y una tuerca de apriete. Si en un dado caso la hélice no está estable y empieza a girar sin que la toquemos nos indica que no está balanceada, para poder balancearla es necesario calentarla a una temperatura de 130°, posteriormente se golpea fuertemente con un marro de 20 lb en la parte doblada de la hélice, cuando una hélice tiene más de un dobles en una sola pala es imposible volver a enderezarla ya que solo va ocasionar ciertas fracturas en el núcleo. (Ver anexo, figura 17)
Después que la hélice haiga perdido la temperatura alcanzada no es conveniente volver a calentarla en el momento ya que el tipo de material tiene ciertas propiedades de las cuales no debe perder. La hélice también se puede balancear utilizando un nivel de mano, este va colocado en la parte superior de la hélice y va dirigido hacia el centro, siempre y cuando no este fracturada a las orillas.
Cuando las embarcaciones llegan a un cierto lugar para un mantenimiento es necesario saber identificar cuál de las hélices está ocasionando que la unidad tenga una mala dirección ya que cada una de las hélices tienen su propósito y funcionamiento diferente, en algunas embarcaciones traen 3 o 4 hélices, cuando traen 3, 2 de las hélices son derechas y 1 es izquierda, cuando traen 4, dos son derechas y dos son izquierdas, esto es porque la unidad necesita cierta dirección y cierta estabilidad durante su manejo.
3.2.9. ASENTAMIENTO DE HÉLICE EN EL EJE
Las hélices necesitan ser asentadas en el eje pasa verificar y acopla perfectamente la entrada de la cuña ya que estos son para la propulsión del barco.
La manera correcta de llevar a cabo esta operación es aplicando una pasta de color azul, esta se aplica directamente al eje desde la punta donde empieza la rosca hasta la parte donde termina la entrada de la cuña, esto se debe hacer cuando el eje ha sido metido a maquinado por medio del torno ya que este pierde ciertas dimensiones y en ocasiones no acopla el eje adecuadamente, las hélices deben entrar siempre ajustadas sin que tengan que tallar en la ranura de la cuña. (Ver anexo, figura 18).
Después de haber aplicado la pasta al eje se mete la hélice levantada por el diferencial y se le enrosca la tuerca y se aprieta, luego se gira el eje manualmente a la derecha y posteriormente se vuelve aflojar la tuerca para retirar la hélice, después se observa si la hélice tallo dentro de la cuña, si no talla significa que el eje acopla perfectamente.
3.3. ARMADO DE LAS HÉLICES CON EL EJE
Al momento de llevar a cabo el armado de la hélice con el eje es importante seguir los métodos de proceso con los cuales se realiza.
3.3.1. LIMPIEZA DEL EJE DESPUÉS DEL ASENTAMIENTO DE HÉLICE
El eje debe ser limpiado con WD-40 después que ya se haiga asentado la hélice, esta limpieza debe ser completa sin que rebaba o partes impregnadas de pasta azul, esto es porque él debe entra fácilmente sin tener que engrasarlo.
Después que el eje ya ha sido limpiado se coloca la cuña y se mete la hélice dejando una distancia de aproximadamente 10 cm, esto es para que manualmente se empuje la hélice hacia dentro con fuerza para que logre atorar la cuña, si la cuña se atora o se corre fuera de su posición hay que retirar la hélice nuevamente y ajustarla, luego se coloca y se le enrosca la tuerca número 1 y se aprieta utilizando la llave de golpe y el marro de 20 lb, cuando ya se haiga apretado se torquean a 200 lb ya que estas son las que le dan la propulsión y el empuje al barco, después se le suelda un seguro el cual impedirá que la tuerca se suelte por la vibración del motor o del eje, ya que estos van sumergida en el agua. (Ver anexo, figura 19, 20, 21)
3.3.2. COLOCACIÓN DE LA HÉLICE EN EL BARCO
Después que ya están armadas las hélices con el eje y se le haiga hecho las pruebas necesarias se vuelven a montar de nuevo en el barco para acoplarlas al motor propulsor de cada una.
Esta operación se lleva a cabo por medio de una grúa, con la cual se va levantar la hélice junto con el eje y se colocara a un costado del barco de tal manera que permita realizar la maniobra para meterla en los bujes según sea su orden, sin embargo se tienen que cubrir con suficiente grasa para que corra libremente y de igual manera pueda engrasarse el buje en su interior, posteriormente esta se tiene que amarrar para hacerle presión hacia adentro, ya que estos no entran fácilmente.
Después que ya se haiga introducido los ejes se sostienen por medio de una cadena de tal manera que no se resbalen hacia fuera. (Ver anexo, figura 22)
3.3.3. ACOPLAMIENTO DEL EJE CON EL MOTOR IMPULSOR
El siguiente paso lleva cierto procedimiento los cuales se deben seguir detalladamente.
Primero se debe colocar el coplee en el fondo o en la parte baja del eje, después por medio de la cadena que sostiene el eje empujarlo hacia adentro aproximadamente 50cm de tal manera que quede libre el espacio donde se coloca la cuña, la cuña es para que el eje tenga agarre al momento de girar, posteriormente se meten los platos hasta parte trasera de la cuña y se le coloca un tornillo el cual sirve como guía de los demás. Sin embargo el eje debe estar colocado con la cuña hacia arriba ya que costara meno trabajo al momento de acoplar, luego se le meten los sellos los 11 a los platos completamente engrasado, una vez colocados los sellos se aprietan los tornillos.
Lo que esto significa que ya está listo para meter el coplee y apretarlo y la manera más sencilla es utilizando un gato hidráulico el cual ira colocado debajo del coplee para levantarlo 15cm y empujarlo hacia el motor propulsor, estos coplees llevan aproximadamente 12 tornillos con tuerca de apriete de 1 1/8 aproximadamente, lo que indica que deben llevar un torque de 250lb. (Ver anexo, figura 23)
3.3.4. MANTENIMIENTO A LAS TOMAS DE FONDO
Las tomas de fondo son otro factor muy importante en las embarcaciones ya que estas son las que introducen el agua de mar al motor propulsor, estas tomas de fondo llevan ciertos filtros los cuales son de un material muy frágil, lo que indica que no se deben golpear fuertemente.
La toma de fondo está compuesto por dos válvulas la cual 1 tienen la función de abrir el paso del agua y la otra de cerrar un elemento muy importante que se encuentra en el interior llamado “check", el check es para dosificar la cantidad necesaria de agua que necesita el motor propulsor ya que estos tienen un sensor el cual emite la señal al motor.
La toma de fondo se debe lavar con ácido muriático, ya que estas tienen suciedad del mar, al igual que los filtros se deben destapar y remojarlos en el ácido y restregarse con una brocha por las partes pequeñas que tiene dentro.
3.3.5. ARMADO DE LAS TOMAS DE FONDO
Después que ya se haiga limpiado todos los filtros se coloca primero el check en el interior del tubo, luego se coloca la válvula que abre el paso de agua y se aprietan con una estilson de 36 pulgadas, cuando una válvula no cierra bien significa que tiene fuga y debe revisarse en el instante o de lo contrario traerá serios problemas.
Posteriormente se coloca el filtro de acuerdo a su posición que debe llevar y se colca la tapa en la parte superior, para que en el filtro no haiga fuga es necesario aplicar una capa de silicón para alta temperatura o resistol 5000 y de esta manera se pueda adherir perfectamente.
3.5.6. PRUEBAS DE LAS TOMAS DE FONDO
Después que las tomas de fondo estén armadas y selladas se le hacen las pruebas correspondientes, una de ellas es meterle aire a presión para verificar si hay fuga en alguna válvula y de esta manera se puede observar si el trabajo es satisfactorio.
Otra prueba que se debe hacer es meter agua, este tipo de prueba es para ver si el check trabaja bien, en ocasiones suele pasar que el check se calza y deja pasar el agua libremente, esto se debe a que tiene suciedad. Y por lo tanto necesita limpieza.
Otra de las pruebas muy importante que se le debe realizar a las tomas de fondo es la prueba de impacto, la cual consiste en colocar una manguera de agua a presión y otra de aire, esto es porque bajo el agua hay cierta presión y en ocasiones las embarcaciones pasan en lugares donde hay más corriente, y por lo tanto se debe medir que tanto aguanta el material al momento de ser impactada.
3.5.7. VERIFICACIÓN DEL PASO DIAMETRAL DE LAS TOMAS DE FONDO
Al momento de armar las tomas de fondo se le colocan bulbos los cuales mandaran una señal al check, en algunas ocasiones no se coloca ya que esta viene integrado digitalmente y a través de vibraciones emite la señal, siempre hay que verificar detalladamente la colocación de los bulbos ya que su función es muy importante para su funcionamiento. Las tomas de fondo van acopladas con el motor propulsor y las paletas de dirección del barco, lo que indica que estas deben llevar un procedimiento semejante al de los ejes, solo que este la acoplada es en la parte inferior del barco.
3.5.8. ACOPLAMIENTO DE LAS TOMAS DE FONDO
Las tomas de fondo van acopladas con las paletas y el motor propulsor, pero para ello hay que seleccionar la paleta con las mismas dimensiones de grosor que la toma de fondo, esto es porque al momento de que el motor propulsor gire la toma succiona agua según la cantidad requerida, lo primero que se debe hacer para acoplar las tomas es colocar silicón para altas temperatura en la parte inferior del coplee, después se coloca la toma según sea su dirección en la cual la válvula quede libre para abrir y cerrar, después se coloca un tornillo junto con su tuerca de apriete, esto es porque la toma de fondo debe fijarse y colocar primero todos los tornillos y posteriormente apretar con pistola de aire o usando un torque de aproximadamente 150 lb. Luego se verifica que al momento de cerrar la válvula del check deje de correr el agua a través de las tuberías, si después de haber cerrado el check y sigue pasando agua significa que esta calzada la válvula y por lo tanto no está funcionando correctamente.
3.4. SISTEMA DE LUBRICACIÓN DEL MOTOR PROPULSOR
El motor propulsor debe ser lubricado ya que este cuenta con metales interiores los cuales hacen una labor muy importante.
3.4.1. SISTEMA DE LUBRICACIÓN
El sistema de propulsión lateral, al igual que todos los sistemas mecánicos, necesita de lubricación para reducir al mínimo el rozamiento y conseguir un rendimiento óptimo. Para ello, el equipo dispone de todo un circuito lubricante, formado por un tanque-almacén de aceite que alimenta el sistema por gravedad, una bomba lubricante, tuberías, válvulas y tanques de drenaje.
3.4.2. LLENADO DE ACEITE
Mantener el nivel del tanque de aceite en su correcta posición es de primordial importancia para conseguir un correcto funcionamiento del sistema. El llenado del tanque de aceite se suele hacer manualmente, rellenando el tanque de gravedad hasta llegar al nivel correcto del indicador y con aceite filtrado.
3.4.3. FILTRO SEPARADOR
El sistema de lubricación de la hélice de proa también dispone de un filtro separador, este elemento se utiliza para los aceites hidráulicos, aceites lubricantes y aceites de engranajes con un peso específico más bajo que el del agua. Estos filtros son ideales para la separación de agua, eliminación de partículas y productos de la degradación del aceite. (Ver anexo figura 24)
3.4.4. RUIDO Y VIBRACIONES
Los propulsores de túnel tienen mala reputación por ser ruidosos. Dado que algunos propulsores se utilizan sólo durante cortos períodos de tiempo, un propulsor con altos niveles de ruido, en ocasiones puede llegar a ser aceptable para ciertas aplicaciones.
Sin embargo, hay muchas aplicaciones donde el ruido es extremadamente indeseable, incluso si se utiliza sólo en cortos espacios de tiempo. También hay muchas embarcaciones que utilizan sus propulsores túnel durante períodos más largos, como los buques con sistema de posicionamiento dinámico o de barcos de pesca que utilizan sus propulsores mientras tiran las redes.
Hay un gran número de fuentes de ruido en un sistema propulsor hidráulico de túnel. Para ello sería interesante conocer los siguientes puntos:
El ruido generado por el agua que corre entre el túnel del propulsor es como un estruendo muy fuerte y viaja por toda la estructura metálica del buque como si se tratara de una fuente de transmisión de ruido.
Las ventajas del uso de propulsores con diámetros de túnel más pequeños es que son más fáciles de acomodar en el diseño del casco, es decir, un túnel pequeño tiene menos resistencia y menos pérdidas de desplazamiento. El inconveniente es que un túnel de menor diámetro lo convierte en un propulsor más ruidoso y menos eficiente.
Por el contrario, los túneles grandes requieren menos aceleración del agua, resultado que afecta en la disminución de la cavitación de la hélice y reducción del ruido. En el caso de situaciones críticas de ruido, es conveniente utilizar siempre el mayor diámetro posible del túnel.
El carenado y achaflanado de las aperturas del túnel, mejora los patrones de flujo, reduce las pérdidas en la entrada y también la cavitación, disminuyendo el ruido y aumentando la eficiencia del propulsor.
La segunda fuente de ruido es el propulsor en sí mismo. El ruido mecánico de engranajes puede ser sustancial por eso los propulsores de túnel con accionamiento hidráulico pueden utilizar transmisiones por eje hueco (vainas) en lugar de engranajes. Por otro lado, el ruido de las tuberías hidráulicas puede llegar a ser bastante molesto, pues se trata de un ruido agudo, que cuando se transmite a través de la estructura del buque, puede causar resonancias en diferentes partes de éste.
La forma más sencilla para evitar el ruido de las tuberías es colocar el sistema de energía hidráulica cerca de la hélice y el uso de mangueras flexibles (aunque precisen más mantenimiento que las tuberías convencionales) sustituyendo las tuberías. Por supuesto, este método no siempre es posible.
3.4.5. EL SISTEMA DE PROPULSIÓN DAG-HD
Este sistema consiste simplemente en asignar a cada fuente de poder su propio propulsor, acoplando la potencia en el medio marino, lo que elimina la relativa complejidad del sistema de reducción cruzado tipo “And", logrando plantas propulsoras CODAG (y también CODAD y COGAG) más simples. Por ello, al sustituir el acoplamiento mecánico por uno hidrodinámico externo, no justifica el prefijo “CO" del acrónimo de las combinaciones, quedando las anteriores como DAG (y también DAD y GAG). Sólo para claridad, se le agrega el sufijo HD.
Este sistema propulsivo está permitido cuando no existen interacciones físicas o hidrodinámicas que degraden la eficiencia o pongan en peligro la integridad de los propulsores, y se justifica cuando la suma de las potencias desarrolladas (PD) por cada uno de estos supera la potencia desarrollada por un propulsor único con las fuentes de poder acopladas mecánicamente, o cuando hay otros beneficios operacionales, como por ejemplo bajar el nivel de ruido o navegar en aguas someras.
Como la planta propulsora usualmente tiene fuentes de poder para baja potencia y otras para alta potencia, es lógico que los respectivos propulsores sean los más eficientes para los distintos niveles de potencia o velocidad. Estos pueden ser típicamente hélices de tipo tornillo, hélices en bulbos externos (movidas por motores eléctricos, y soportadas en hidroplanos azimutales para gobierno sin timón), o wáter jets (propulsores “a chorro"), con o sin capacidad de gobierno y reversión.
3.4.6. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LOS PROPULSORES.
El principio de funcionamiento de los propulsores tipo tornillo es conocido ampliamente y con una extensa literatura disponible. Por esta razón, en esta oportunidad se omite su análisis.
El propulsor a chorro de agua es una “hélice entubada", típicamente de 3 a 7 palas según la eficiencia esperada, más silenciosa a alta velocidad que una hélice clásica (transfiere menos energía hidroacústica al medio marino). Esta hélice de impulso, que actúa como una bomba de flujo mixto axial-radial, recibe agua por un conducto curvado desde una aspiración a ras del casco o la quilla, y la expulsa acelerando el chorro, utilizando el principio de conservación de la cantidad de movimiento junto al teorema de acción y reacción, a través de una tobera y un ducto de diámetro relativamente pequeño, situado en el espejo de popa. Al girar este impulsor, accionado por una fuente de poder externa al ducto, se arrastra un volumen de agua que produce una disminución de la presión en la aspiración del casco y genera una diferencia de velocidades entre la del chorro expulsado y la del agua en la tobera, lo cual redunda en un aumento de la presión en la descarga. Esta diferencia de presiones es la que origina la fuerza de empuje en el buque.
3.4.7. PRESIÓN DE LOS PROPULSORES
Los propulsores deben tener cierta presión al momento que el motor arranque, ya que de ellos depende que el barco avance normalmente, la presión se revisa cuando se quitan los ejes, ya que en cada una de las entradas tienen unas pequeñas bombas las cuales alimentan el coplee y el eje al momento de girar.
Cuando el barco no avanza significa que falta presión e inmediatamente se le abre una válvula la cual va conectada del propulsor a la toma de aire que se encuentra en la parte superior del barco.
Posteriormente se revisa en el manómetro la presión que esta alcanza, por lo general debe alcanzar una presión no mayo de 12000lb ya que después que el motor arranca contantemente se alimenta la presión en el propulsor.
3.4.8. TIPOS DE PROPULSORES
• La propulsión eléctrica
La propulsión eléctrica es un área emergente a la que concurren diferentes áreas de conocimiento. Las soluciones más satisfactorias para buques propulsados eléctricamente se hallarán en escenarios en los que la arquitectura naval, la ingeniería hidrodinámica y de propulsión y, por último, la ingeniería eléctrica, cooperen bajo consideraciones constructivas, operacionales y económicas. Actualmente, la propulsión eléctrica es aplicada, principalmente, en los siguientes tipos de buque: cruceros, ferris, cableros, instaladores de tubos submarinos, buques perforadores con DP, buques de asistencia de instalaciones de producción flotantes amarradas, petroleros lanzadera, rompehielos, buques de suministro y buques de guerra.
• El propulsor magneto hidrodinámico
La fuerza que actúa sobre una partícula en movimiento, moviéndose con velocidad, debida a la acción de campos eléctricos y magnéticos combinados, se obtiene fácilmente por superposición.
La propulsión MHD está basada en la interacción entre el campo magnético producido por lo inductores alimentados en corriente continua y el campo eléctrico generado por una diferencia de potencial (tensión eléctrica o sea un voltaje) entre dos electrodos dentro del agua de mar. En lugar de una hélice ó paletas propulsoras, se usa un chorro de agua producido por un sistema de propulsión magneto hidrodinámico (MHD) La tecnología MHD está basada en la ley fundamental del electromagnetismo que nos dice que cuando un campo magnético y una corriente eléctrica se actúan sobre un fluido, la interacción repulsiva entre ambos, empuja al fluido en dirección perpendicular a ambos, al campo magnético y a la corriente eléctrica, (Regla de la mano izquierda). (Ver anexo, figura 25)
3.4.9. ARRANQUE DEL PROPULSOR
El motor propulsor al igual que los demás motores lleva un procedimiento de arranque el cual se menciona a continuación:
Revisar la presión que existe en la toma de fondo correspondiente, posteriormente se abre la válvula de diesel, y por último se baja la palanca de ignición, si el motor propulsor no arranca o no mueve las hélices es seña de que hay perdida de presión en alguna manguera.
3.4.10. LA HÉLICE COMO INSTRUMENTO DE PROPULSIÓN
Su función es transmitir a través de las palas su propia energía cinética (que adquiere al girar) a un fluido, creando una fuerza de tracción; o viceversa, tomar la energía cinética de un fluido para transmitirla mediante su eje de giro a otro dispositivo.
Este instrumento de propulsión o tracción está generalmente acoplado a algún tipo de motor que empuja lo que está alrededor (generalmente aire o el agua) convirtiendo energía rotacional en traslación y desplazando el objeto a que se encuentra acoplado.
Las palas de hélice actúan como alas y producen fuerza obedeciendo al principio de Bernoulli y a la 3ª ley de Newton, creando una diferencia de presiones entre ambas superficies de las palas.
3.4.11. APLICACIÓN DE LA HÉLICE Y PROPULSIÓN
La primera hélice movida por un motor de combustión interna, fue instalada en un pequeño barco por Frederick William Lancaster también en Birmingham y fue probada en Oxford. Sin embargo la hélice sólo se hizo popular cuando Isambard Kingdom Brunel decidió aplicarla en vez de una rueda de paletas para mover el navío SS Great Britain.
La propulsión mecánica de navíos comenzó con la máquina a vapor. Las ruedas de paletas eran el mecanismo propulsor más popular en estos primeros navíos. Las hélices de tornillo fueron introducidas en la segunda mitad del siglo XVIII. La invención de Bushnell en 1775 usaba hélices de tornillo movidas a mano para obtener propulsión vertical y horizontal. Francis Pettit Smith probó una semejante en 1836. En 1839, John Ericsson instaló una hélice de tornillo en un navío.
3.4.12. PROPULSIÓN CON PASO FIJO Y PASO VARIABLE
En el siguiente diagrama se observan las especificaciones de las hélices tales como el paso fijo y el paso variable.
3.4.13. PROPULSIÓN DE HÉLICE ABIERTA
La propulsión generada por medio de una hélice abierta es un poco más complicada ya que el maniobrista de la embarcación debe saber manejar bien sus coordenadas así como la manera de trabajar cada uno de los motores, el motor propulsor con una hélice abierta trabaja hacia la izquierda ya que las tomas de fondo tienen la válvula del check de forma horizontal, esto es porque el motor propulsor tiene pueda trabajar libremente y de igual manera accione la cuña correctamente.
3.4.14. PROPULSIÓN DE HÉLICE CERRADA
A diferencia de la hélice abierta esta es más fácil el manejo de la unidad ya que cuenta con sistemas hidráulicos el cual mueve el eje rotor hacia ambos lados, la propulsión se da en el momento que el motor arranca y se pone hacia la derecha, ya que la posición de la válvula está colocada de forma vertical, y de esta manera facilita el manejo y el trabajo de los marineros.
3.5. CAMBIO DE HÉLICES
Los cambios de hélices se dan cuando tienen alguna fractura o algún mal funcionamiento, por lo que este no deja accionar al eje propulsor del barco para ello se describe lo siguiente.
3.5.1 CAMBIO DE HÉLICES
Una hélice bien escogida debe permitir alcanzar el régimen de revoluciones a máximo de gases (WOP) en la zona de la curva en donde el motor entrega el máximo de potencia.
El paso de una hélice y las revoluciones están inversamente relacionadas: Al incrementar el paso se reducen las revoluciones que el motor es capaz de alcanzar.
Podemos tomar como referencia que un cambio de un grado en el paso de las palas modificará unas 200 rpm el régimen del motor. Por tanto si su motor no es capaz de alcanzar a tope de gases (WOP) las revoluciones a las que el motor entrega su máxima potencia, piense en reducir el paso de la hélice en tantos grados como sean necesarios.
Las hélices con ‘topes de extremos’ tienen una forma afilada en los extremos de las palas que permite cortar el agua de forma más eficiente a altas velocidades, permitiendo a los barcos planeadores alcanzar mayores rendimientos en su máxima potencia, y ahorros en consumos a mucha velocidad.
Actúan igual que los ‘wind-tips’ de las alas de los aviones que son esas terminaciones que tienen en los extremos las alas por ejemplo de los Airbus. Este tipo de hélices es muy adecuado para motores con ‘power trim’, para poder a la hélice trabajar eficazmente cerca de la superficie del agua y reducir la cavitación.
3.6. TIPOS DE DESGASTE DE HÉLICES
Las hélices tienen un gran numero de desgaste, los mas comunes son por corrosión, adherencia o por cavitación etc. Estos desgastes los sufren cuando las embarcaciones no llegan a un determinado sitio para darle el mantenimiento que estas requieren
3.6.1. DESGASTE POR ADHERENCIA
En este caso, el movimiento relativo de las hélices puede ser deslizamiento unidireccional o de vaivén, o bien la interacción ocurre bajo carga en un contacto oscilatorio de pequeña amplitud.
Se sabe que los picos superficiales que coinciden fluyen plásticamente y forman fuertes uniones endurecidas por el trabajado.
A medida que estas se rompen bajo la tracción tangencial impuesta, los sólidos van perdiendo material.
3.6.2. DESGASTE POR ABRASIÓN
Las partículas abrasivas producidas por los residuos del desgaste o por partículas extrañas de arena y polvo circundante permanecen atrapadas en la superficie deslizante y eliminan material principalmente por formación de surcos.
3.6.3. DESGASTE POR LUDIMIENTO
El desgaste por ludimiento aparece como resultado del movimiento oscilatorio de dos superficies en contacto, como sucede en máquinas donde existe vibración entre las partes.
3.6.4. DESGASTE POR FATIGA
Es probable que el modo predominante de la mayoría de los tipos de desgaste sea por desprendimiento de material de la superficie por fatiga, ya sea que la naturaleza del movimiento sea unidireccional o de vaivén.
Clasificar un tipo particular de falla como desgaste por fatiga puede ser confuso. Sin embargo, a fin de hacer un clasificación, el término desgaste por fatiga se reserva para identificar la falla de contactos lubricados en casos como los rodamientos de bolas o rodillo, engranes, levas y mecanismos impulsores de fricción. La pérdida de material es por desprendimiento de capas superficiales y por picaduras, como en los engranes.
3.6.5. DESGASTE POR ADHERENCIA
El desgaste por erosión se define como el proceso de eliminación de metal provocado por la incidencia de partículas sólidas sobre una superficie.
El desgaste por erosión es deliberado como en el caso de la limpieza de piezas de colada o cascos de barco por medio de chorros de arena, pero en ocasiones se produce una pérdida destructiva y costosa de material como en el caso de las hélices de turbinas de gas o los refractarios en hornos de arco eléctrico.
El grado de desgaste tiene relación con el ángulo de incidencia de la partícula respecto de la superficie. Los materiales dúctiles parecen deformarse y posiblemente se endurezcan cuando se les golpea en forma perpendicular, pero a un ángulo crítico de aproximadamente 20º, el metal se elimina por una acción de corte.
Los materiales frágiles fallan por agrietamiento de las superficies cuando la fuerza de impacto es normal. Se deduce que un componente dúctil finalmente se endurecerá por trabajado y fallará como si fuera frágil.
De esta manera tienen desgaste las hélices de proa y lo más conveniente es cambiar o reparar la hélice.
3.7. SISTEMAS DE MOTORES DE LAS HÉLICES DE PROA
Dentro de las embarcaciones tienen diferentes motores aunque con las mismas capacidades. Los motores de proa son muy importantes ya que de ellos dependerá el manejo de la embarcación.
3.7.1. MOTORES ELÉCTRICOS
Los propulsores de túnel eléctricos con hélice de paso fijo están disponibles para un rango muy amplio de potencias. Todos ellos están diseñados para la funcionar ya bien sea con corriente continua (a partir de ahora CC) o con corriente alterna (a partir de ahora CA).
Como regla general, una hélice de proa debe ser capaz de producir una fuerza de empuje suficiente para trasladar dos o tres veces el área de la sección transversal del buque, por debajo de la línea de flotación.
Los motores eléctricos que se usan son los de corriente continua, los síncronos y los asíncronos. Respecto los dos primeros haremos una simple definición, los que más nos interesan son los últimos, por su adaptación a su misión y a los sistemas eléctricos del buque.
3.7.1.1. Motores de Corriente Continua
El motor de corriente continua es alimentado por una fuente de corriente continua, y normalmente es trifásico, esto significa que un motor de CC normalmente debe ser alimentado a partir de rectificar corriente trifásica. La forma de rectificar permite controlar la velocidad del motor.
Como inconveniente, los motores serie, que son los que dan más par de arranque, suelen presentar más problemas de mantenimiento que los que siguen.
3.7.1.2. Motores Síncronos
La máquina síncrona se utiliza en las grandes unidades de propulsión, por lo general entre 5 y 10MW y necesitan un método de arranque más específico.
3.7.2. MOTORES ASÍNCRONOS DE JAULA DE ARDILLA
El motor asíncrono o de inducción es el “todoterreno" de la industria. Su diseño robusto y simple, en la mayoría de los casos asegura una larga vida con un mínimo de averías y de mantenimiento.
El motor asíncrono se utiliza en aplicaciones, ya sea como un motor de velocidad aproximadamente constante conectado directamente, o como un motor de velocidad variable.
La principal aplicación de los motores de inducción es como motor de velocidad prácticamente constante conectado directamente, por lo que es muy importante conocer bien su funcionamiento.
El principio de funcionamiento de los motores asíncronos está basado en la creación de un campo magnético giratorio al alimentar los devanados estatóricos con tensiones trifásicas simétricas y equilibradas de pulsación. (Ver anexo, figura 26).
3.7.3. ARRANQUE DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS
El arranque de un motor de inducción se produce cuando se conecta la tensión adecuada a los devanados del estator. En este instante, como ya se ha comentado, la intensidad es muy elevada.
Los devanados del motor, en general, soportan bien las fuertes intensidades de arranque, ya que, por un lado, las barras del devanado del rotor tienen bastante sección y, por otro, el arranque se realiza en pocos segundos, no dando tiempo a que puedan alcanzarse temperaturas elevadas que superen límites admisibles.
Los motores trifásicos asíncronos de 380V y potencias nominales superiores a 5,5 kW no son recomendables que se arranquen directamente de la red, porque de lo contrario las corrientes de arranque provocarían una fuerte sobrecarga en la línea de alimentación, que podría dañarla. Además, se presenta una gran caída de tensión a lo largo de la línea, que podría perjudicar a otras cargas conectadas a la misma red de alimentación del motor.
En el caso de los motores de jaula de ardilla puede ocurrir que estén preparados de fábrica con una doble jaula, para poder aumentar la resistencia del rotor durante el arranque, y con ello, disminuir la corriente. En los casos en que no existe esta doble jaula, no se podrán modificar desde el exterior los fenómenos que se producen en el rotor, y todos los métodos de arranque actuarán sobre el devanado del estator.
En este sentido, desde la red se ve al motor como una impedancia, cuyo valor depende de la frecuencia de giro y de la carga. Por tanto, la intensidad de la corriente del motor dependerá de la tensión aplicada y para reducir la intensidad de arranque del motor se reducirá la tensión aplicada al devanado inductor. Sin embargo, como ya se ha visto, esto provoca que el par de arranque disminuya proporcionalmente al cuadrado de la tensión y es posible que no pueda vencer el par resistente de la carga.
El sistema de arranque estrella-triángulo es el más utilizado para motores de inducción trifásicos. Dicho sistema está basado en la utilización de un conmutador que conecta los devanados del estator en estrella durante el arranque, cambiando después la conexión a triángulo cuando el motor ha alcanzado cierta velocidad.
Este arranque sólo puede ser aplicado a los motores donde el acoplamiento en triángulo corresponda a la tensión de la red.
Así, como en la conexión en estrella la tensión que soporta el devanado es √3 menor que en la conexión triángulo y la corriente que circula por cada devanado de la conexión triángulo es √3 mayor que en la conexión estrella, la corriente de arranque del motor es inferior en un factor de 1/3 al caso de arranque directo en triángulo.
Sin embargo hay que considerar que como el par de la máquina depende del cuadrado de la tensión, éste también se reducirá en 1/3 respecto al par que daría la máquina en triángulo debiéndose vigilar que esta reducción no impida el arranque del motor con los rozamientos y la carga presentes.
Si después del arranque se mantuviese la conexión en estrella, la corriente sería inferior a la nominal del motor de forma que para evitar esto y que el par sea muy pequeño a una determinada velocidad, se conectan los devanados en triángulo y así se deja el motor en sus condiciones nominales.
Este cambio de conexión de los devanados de estrella a triángulo se realiza mediante un conmutador que puede ser manual o mediante un sistema automático, basado en contactores y un relé de tiempo.
En el momento de la conmutación a triángulo la velocidad del motor puede ser muy baja si el par resistente es elevado apareciendo entonces puntas importantes de corriente y de par al conmutar.
3.7.4. MOTORES HIDRÁULICOS
Los sistemas hidráulicos de hélices en túnel son utilizados para cualquier rango de potencia, como los motores eléctricos. La transmisión hidráulica proporciona un sistema control de la velocidad de la hélice en ambas direcciones, eliminando así la necesidad de hélices de paso variable. En estos sistemas de hélices, los ejes están directamente impulsados por un motor de propulsión hidráulica. El motor está situado dentro de un envoltorio seco.
El accionamiento hidráulico es extremadamente resistente a los daños exteriores. Los objetos extraños ingeridos en el túnel, no dañan el tren de ac
¿Te sirvió este manual?
NOPara compartir este manual, copie y pegue el siguiente código en su sitio web, blog o foro:
Comentarios
Para dejar un comentario, regístrese gratis o si ya está registrado, inicie sesión.
Todavía no se ha escrito ningún comentario.
Todavía no se ha escrito ningún comentario.
Manuales relacionados
No se ha encontrado manuales relacionados.
