CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE LA POTENCIA DEL MOTOR by rxb16942

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									      CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE LA POTENCIA DEL MOTOR DIESEL EN UN
                                  VELERO

                                                     INTRODUCCIÓN




              A pesar de que nuestro querido velero va a tener en sus velas el principal medio de propulsión, a
              menudo tenemos que tomar la decisión relativa a cuanta potencia deseamos que tenga el motor
              que equipará nuestro barco. Tanto si estamos renovando nuestro viejo motor diesel como si
              estamos decidiendo la lista de equipamiento de nuestro flamante próximo velero, necesitaremos
              una potencia adecuada para la embarcación y su propósito de navegación.




                              POTENCIA DEL MOTOR: H.P. C.V. y Kilowatios




              Empecemos por aclarar las unidades de medida que se emplean para expresar la potencia de los
              motores. Aunque técnicamente sería inexacto decir que un C.V. (Caballo de Vapor) es lo mismo
              que un H.P. (Horse Power) , podemos considerar que se trata prácticamente de la misma
              magnitud. Así que cuando una potencia de un motor está expresada en C.V. o H.P. no tenemos
              que apreciar, a efectos prácticos, ninguna diferencia sustancial. Cuando la potencia viene
              expresada en Kilowatios tal y como sucede en algunas documentaciones de embarcaciones,
              podemos hacer fácilmente el cálculo de conversión a C.V. multiplicando el valor por 1,35.


              Los fabricantes de motores expresan en sus especificaciones la potencia de referencia de un
              motor para un determinado número de revoluciones por minuto (r.p.m.) que debe alcanzar el
              motor para entregar esa potencia. Esta condición tiene una importancia específica en el
              momento de decidir con que motor vamos a quedarnos, puesto que no será lo mismo, por
              vibraciones, ruidos, consumo y desgaste, un motor que a 2.000 r.p.m. alcance 40 H.P. , que uno
              que alcance la misma potencia a 3.600 r.p.m.


La máxima potencia proporcionada por el motor
puede expresarse como potencia bruta, comúnmente
denominada potencia al freno, si se trata de la
potencia que entrega el motor sin tener en cuenta
las pérdidas en la transmisión, o bien puede tratarse
de la potencia neta o potencia en el eje, que tendría
en cuenta estas pérdidas y que nos daría la potencia
útil que vamos a tener disponible en el eje/hélice.


Si el fabricante adjunta a la información del motor
una gráfica con la curva de potencia como la de la
ilustración, estaremos en condiciones de observar la
entrega de potencia del motor en todo su rango de
r.p.m., lo que nos facilitará la labor de apreciar cual
será la potencia obtenida a nuestro régimen de
r.p.m. ideal como velocidad de crucero, que será
considerablemente inferior a la potencia máxima
especificada.


Lo primordial es, en todo caso, tener una estimación
correcta de cual será la potencia necesaria para
conseguir que nuestro velero, propulsado a motor
cuando sea necesario, alcance una velocidad cercana
a su velocidad máxima.
VELOCIDAD MÁXIMA DE UN VELERO


Un velero es un barco de desplazamiento, la forma de su carena tiene que desplazar el agua por donde navega para
conseguir avanzar. Todos los barcos de desplazamiento tienen limitada su velocidad máxima a causa de las olas que generan
durante su avance, puesto que un casco recibe una gran resistencia al avance y no puede superar fácilmente una ola que
está elevando su proa mientras su popa se encuentra en el valle de la ola precedente. La misma dinámica de propagación de
estas olas permite hacer un cálculo de la velocidad máxima que puede alcanzar un velero.


La fórmula que nos indica este dato es la siguiente:


Velocidad máxima (en nudos) = 2,43 x Raíz cuadrada de la eslora de flotación (en metros). , o bien


Velocidad máxima (en nudos) = 1,35 x Raíz cuadrada de la eslora de flotación (en pies)


Así pues, el dato esencial imprescindible para empezar a calcular la potencia que necesitamos para nuestro velero es su
eslora de flotación. Recuerde siempre que someter un casco a su máxima velocidad impulsado por el motor representa un
castigo considerable de toda su estructura, por lo que es una medida prudente aplicar unas "rebajas" a nuestras
pretensiones de velocidad.
Obviamente, otros factores como el desplazamiento, la superficie del casco y los apéndices sumergidos, y la forma de la
carena, juegan un papel importante en cuanto a resistencia al avance, mucho antes de que lleguemos al límite impuesto por
nuestra eslora de flotación.


Poniendo un ejemplo, un barco con una eslora de flotación de 10 metros nos permite una velocidad máxima de
aproximadamente 7,7 nudos, por lo que podemos decidir que nuestra velocidad máxima a motor rondará los 7 nudos. A esta
"rebaja" inicial aplicaremos el "descuento" por comodidad de crucero, ya que como sería de esperar, ningún patrón
pretenderá llevar su barco durante toda una travesía continuamente a su máxima velocidad . Podríamos decir que nuestra
velocidad de crucero rondaría los 6-6,5 nudos, y guardaríamos una reserva de potencia que nos permita afrontar una
aumento de velocidad esporádico en el caso de que sea necesario, o por causa de una mar con olas o un fuerte viento de
proa que se empeñe en frenar nuestro avance.


CÁLCULOS, NO GRACIAS !


Existen diversas fórmulas que nos permiten, de una forma bastante precisa y relacionando la eslora de flotación con el
desplazamiento del barco, averiguar cual será la potencia que necesitamos en la hélice de nuestro velero para alcanzar la
velocidad deseada, pero es bastante obvio que a menudo no disponemos de una calculadora científica que nos permita
realizar raíces cuadradas, o elevar potencias a números fraccionados, incluyendo ristras de divisiones, multiplicaciones e
incluyendo algunos paréntesis, conversiones de unidades y demás galimatías que nos complicarán sustancialmente la labor.
Si algún lector está interesado en obtener alguna de estas fórmulas, puede contactar con el autor por e-mail y solicitarlas,
pero nuestro objetivo es simplificar el asunto mediante algunas ayudas. Una de ellas es una pequeña tabla de fácil manejo
que resume los resultados de aplicar sistemáticamente este tipo de fórmulas, otra de ellas es un ábaco representativo de
todos los cálculos y diversidad de posibilidades, y otra es una regla general fácil de memorizar, que aunque menos precisa,
será de utilidad cuando no tengamos otro instrumento que nuestro cerebro.


TABLAS DE ESTIMACIÓN DE POTENCIA


Se pueden ver a continuación algunas tablas publicadas por prestigiosos ingenieros navales, que indican, basados en sus
cálculos y su experiencia, la potencia necesaria para alcanzar la velocidad deseada. La siguiente se trata de una tabla creada
por la compañía británica John Thornycroft Company, especializada en la materia y que está adoptada por diseñadores del
prestigio de Bruce Roberts, famoso por sus kits de construcción de barcos de metal.
El dato "Waterline length" es la eslora de flotación y aparece de forma orientativa para localizar ágilmente el punto donde se
encuentra el primer dato importante, el desplazamiento del barco en Toneladas Métricas. Al mismo tiempo sirve para
indicarnos a donde se ha llegado con el límite impuesto por la ola generada por la proa del casco, así que cuando habla de
barcos de por ejemplo 30 pies (9,14 m.) , ya se descarta incluir ningún dato en la columna de 8 nudos (Knots) de velocidad,
porque se asume que con esa eslora de flotación no se puede llegar a esa velocidad.
Una vez determinado el desplazamiento, se puede encontrar fácilmente el dato de potencia necesaria para alcanzar una
velocidad determinada.
Se ha asumido en esta tabla que los barcos serán impulsados con una hélice convencional de tres palas, y la potencia
indicada es la recomendable como potencia al freno, es decir, que se acepta que posteriormente tendrá una pérdida de un
10-15% en el sistema de transmisión; y asimismo se asume que el barco navega en aguas sin oleaje y sin viento ni
resistencias en contra del avance del barco. Cualquier valor que no está exactamente indicado en la tabla, podemos
obtenerlo por extrapolación de los valores adyacentes.


FACILITANDO LA LABOR


Cuando se realizan cálculos para obtención de la potencia de motor necesaria para impulsar un barco, uno de los factores a
tener en cuenta es la relación entre la velocidad y la eslora de flotación. El resultado de este valor se obtiene de dividir la
velocidad que toma el barco (en nudos) en un instante dado, por la raíz cuadrada de la eslora de flotación (en pies). Se
puede considerar que un velero suele tener una relación Velocidad/Eslora de flotación baja, inferior a 1,6.


Para ampliar lo expuesto en la tabla anterior, hemos introducido en una hoja de cálculo series de valores de diferentes
esloras de flotación y diferentes desplazamientos de barco, aplicando una rebaja de un 15% a la velocidad máxima obtenida
con la fórmula V=2,43 x Raíz cuadrada de la Eslora flot. , y hemos introducido los datos en base a una relación
Velocidad/Eslora de 1,22 para hacer los cálculos de la potencia necesaria para "mover" distintos supuestos de barco.
A estos distintos desplazamientos de barco, según la eslora, hemos incrementado nuestra apreciación de carga en cuanto a
tripulantes, combustibles, agua, pertrechos, etc. y hemos obtenido muchos resultados aplicando las fórmulas
correspondientes, de los cuales exponemos un breve resumen:
       Desplazamiento        Potencia      Estos valores de potencia de motor se tienen que tomar como la potencia
          del barco        necesaria en    necesaria en el eje, por lo que un incremento de un 10-15% sería
        en Toneladas.         CV-HP        admisible como consideración de la potencia al freno del motor, que es la
                                           que nos proporcionará el fabricante.
               2                 9

               3                12,2       Los resultados de nuestra hoja de cálculo junto con la recopilación de
                                           documentación que hemos realizado para desarrollar este artículo, nos
               4                15,5       llevan a pensar que podemos aplicar con bastante fiabilidad una regla
                                           general muy extendida y fácil de calcular, con la cual determinar a bote
               5                18,8       pronto y sin demasiadas complicaciones, cual es la potencia necesaria
                                           para la mayoría de los veleros de serie.
               6                22,5

               7                25,8       LA REGLA FÁCIL

               8                 29        Consiste en multiplicar por 4 CV las toneladas de desplazamiento del
                                           velero para el que deseamos saber la potencia necesaria.
               9                32,3

               10               35,6       Este valor nos dará una potencia de motor aproximada que nos permitirá
                                           navegar a un 75% de la máxima potencia del motor, y así obtener una
               11               39,8       velocidad de crucero acorde a las expectativas de nuestra línea de
                                           flotación. Obviamente esta regla tiene que tomarse de acuerdo con un
               12               44,1       tipo de velero bastante estándar, con una forma de carena y una obra
                                           muerta convencionales. Para cualquier barco de características fuera de
               13               47,3       lo común será necesario evaluar alguna variación.


NI MUCHO NI POCO


Parece un hecho comprobado por los fabricantes de motores y publicado por varios especialistas, que el deterioro por
"envejecimiento" de los componentes internos de un motor diesel se debe en buena medida al hecho de que los motores en
un velero no se usan a plena potencia.


El fabricante de nuestro motor nos está proporcionando en el manual de servicio información relativa al número de r.p.m.
máximas que puede alcanzar el motor en periodos temporales o esporádicos (algunos consideran esporádico un periodo de
casi 30 minutos de duración), y al mismo tiempo nos indica cual es el régimen de r.p.m. adecuado para velocidad de
crucero de nuestro motor, que suele rondar el 75% del límite máximo. Con ello nos está indicando que llevar el motor por
debajo de ese régimen de r.p.m. causa un deterioro a largo plazo de los componentes internos, y por lo tanto no es
aconsejable sobredimensionar el motor más allá de lo que nos permite nuestra eslora de flotación, como no es recomendable
modificar las dimensiones de la hélice que nos impidan alcanzar el número óptimo y el máximo de r.p.m.


Con todo ello llegamos a la conclusión de que es igualmente inconveniente equiparnos con un motor de poca potencia que no
nos permita solventar situaciones esporádicas adversas como navegar contra mar y viento duros y escapar de la corriente de
una marea, del mismo modo que es inconveniente equiparnos de un motor excesivamente potente que no nos permita ir a al
régimen de r.p.m. recomendado.


EXCEPCIONES QUE CONFIRMAN LA REGLA


Aprovechando la ocasión del desarrollo del presente artículo, hemos recopilado la opinión de diversos expertos al respecto de
la validez de la Regla de 4 CV por cada tonelada métrica de desplazamiento, y hemos verificado al mismo tiempo cuales son
las propuestas de motorización que ofrecen los constructores de veleros más populares en nuestras latitudes.


LOS EXPERTOS DICEN..


En el caso de la opinión de los expertos, nos hemos inclinado por una parte, por aquellos autores anglosajones que tienen
publicadas innumerables y rigurosas obras de temática náutica, y por otra parte de alguna publicación en castellano
disponible en nuestras librerías. Por desgracia, hemos encontrado muy poca documentación disponible en la red.


En la primera tabla que presentábamos en este artículo, obtenida de una publicación sobre construcción amateur de barcos
de metal, ya podemos ver que para ese constructor, la regla de 4 CV por tonelada parece ligeramente excesiva, puesto que -
por poner un ejemplo- para un barco de 40 pies de eslora de flotación, que desplaza 10 toneladas, propone un motor de 33
HP para llegar a una velocidad máxima de 8 nudos (la fórmula de la eslora de flotación dice que su máximo es de 8,5
nudos). Además, según la publicación, este dato trata de potencia al freno, por lo que no es necesario incrementar el valor
con un margen de pérdidas en la transmisión. Con esta opinión parece que coincide un tanto el autor norteamericano John
Vigor, escritor de diversas obras sobre navegación oceánica, que nos indica que un barco motorizado con 3 HP por tonelada
de desplazamiento es admisible en la mayoría de casos, aunque acepta también que considerar 4 HP por tonelada es una
buena medida para disponer de una reserva de potencia adecuada.


En línea opuesta, el autor Jimmy Cornell, uno de los organizadores de la regata oceánica ARC, indica en una de sus
publicaciones que tras un sondeo de más de 800 navegantes oceánicos, la inmensa mayoría apuestan por sobredimensionar
la potencia necesaria del motor para afrontar situaciones comprometidas, a pesar de que ello pueda representar una merma
en su conservación, puesto que en un momento de necesidad (por ejemplo un remolque de otro barco en apuros urgentes),
una máquina eficaz puede compensar sobradamente las posibles contraindicaciones. Es por lo tanto una decisión a tomar,
además de en función de las características de nuestro barco, del tipo de navegación que pretendemos realizar.


El diseñador de embarcaciones Xavier Soler, publica la siguiente gráfica en su excelente libro "La construcción en Sandwich"
para determinar la potencia del motor.




El gráfico muestra tres curvas que indican las potencias máximas, medias y mínimas del motor en función de la eslora. Junto
a estas curvas se indica la velocidad que podrá alcanzar el barco. Debajo de la eslora de flotación se indica el desplazamiento
estimado que tiene el barco.


Pongamos un ejemplo, un barco de 32 pies de eslora de flotación cruza verticalmente la curva de potencia normal, entre los
6 y 7 nudos de velocidad (rozando los 7 en realidad...). La velocidad máxima de esta eslora de flotación está alrededor de
7,5 nudos, por lo que si consideramos la potencia normal, llevamos el punto hasta la escala de las potencias y nos indica 25
CV. En estas condiciones, la gráfica muestra que no alcanzaremos los 7 nudos, en cambio si subimos la recta vertical de los
32 pies un poco más allá de la potencia normal, para superar la curva de los 7 nudos de velocidad, necesitaremos una
potencia de entre 30 y 35 CV. Si el desplazamiento indicado en la gráfica no corresponde al desplazamiento real de nuestro
velero, podemos realizar una corrección. Consiste en obtener un factor resultado de dividir nuestro desplazamiento
verdadero, del desplazamiento indicado en la gráfica. Imaginemos que nuestro barco de 32 pies de flotación desplaza en
realidad 8 Tm, en lugar de las 14,3 Tm. que indica el gráfico. Dividimos estos dos valores y obtenemos un factor de 0,56 ,
por lo que la potencia de 35 CV que obteníamos para superar los 7 nudos pasaría a ser de 19,6 (35 x 0,56 = 19,6). Así
pues, aquí tenemos a otro especialista que aboga por una potencia de motor bastante contenida.


LOS ASTILLEROS DICEN...


La última comprobación que teníamos pendiente de realizar para verificar la regla de 4 CV por tonelada de desplazamiento
era la de examinar las propuestas de motorización de diferentes modelos de velero comercializados habitualmente en
nuestras latitudes. A continuación exponemos una muestra de lo que hemos encontrado, donde indicamos el modelo de
velero, el desplazamiento publicado, la eslora de flotación (si se publica), el motor que equipa de serie; y si aparece en la
documentación, el motor que se puede solicitar de forma opcional. Es importante tener en cuenta que algunas veces, por
motivos de marketing, un astillero puede incorporar un motor con más "gancho" dentro de las especificaciones que los que
equipa el resto de la competencia.




                       Modelo                     Despl.         Eslora flot.            Motor           Motor opc.
       Bavaria 30                                4.400 Kg           8,25 m.              18 CV                 -

       Jeanneau Sun Odyssey 29.2                 2.750 Kg           7,70 m.               9 CV              18 CV
       Dufour 365                                6.130 Kg           9,28 m.              29 CV                 -

       Bavaria 37 Cruiser                        6.900 Kg           9,82 m.              28 CV                 -

       Ronáutica Ro 400                          7.000 Kg              -                 29 CV                 -
       Hanse 430                                10.800 Kg            12 m.               55 CV                 -

       Beneteau Cyclades 43.3                   9.580 Kg.              -                 54 CV                 -

       Jeanneau Sun Odyssey 54 DS               18.000 Kg          14,79 m.              85 CV             100 CV
       Beneteau Oceanis Clipper 523             15.000 Kg              -                100 CV.                -
       North Wind 56                            21.000 Kg          14,47 m.             140 CV                 -




Como primera conclusión del estudio podemos comprobar que en las esloras más populares, por debajo de los 40 pies de
eslora total (no de flotación), es bastante habitual equipar los veleros con motores que encajan relativamente bien en la
norma de 4 CV por tonelada de desplazamiento. Obviamente existe alguna limitación puesto que cada astillero habrá
seleccionado uno o dos proveedores de motorización, y estos tendrán una gama determinada de modelos de motor, por lo
que podemos esperar que los motores instalados tendrán la potencia disponible según la gama del fabricante, ya que
ninguno de estos fabricantes construirá motores de todas y cada una de las posibles potencias necesarias (son infinitas!).


La segunda conclusión a la que llegamos es que a medida que la eslora se va incrementando, las motorizaciones van
desencajando de la regla, y se puede considerar que la norma se acerca más a la regla de 5 CV por tonelada que a la de 4
CV.
Así pues, nos unimos a la opinión del especialista John Vigor, que considera una motorización de 3 CV por tonelada como
mínimamente aceptable, una de 4 CV por tonelada como ideal, y una de 5 CV por tonelada como una muy buena reserva de
potencia para aquellos navegantes que tengan prevista la necesidad de afrontar innumerables situaciones comprometidas.
Por encima y por debajo de estas proporciones podríamos pensar que hay alguna razón inesperada por la cual un barco
necesita salir de estas reglas, por lo que siempre es recomendable consultar los motivos al constructor si aprecia que la
propuesta de motorización está demasiado distante a los resultados de estas reglas.
Autor: Jordi Villar

								
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