Instalar una hélice de proa

Instalar una hélice de proa

instalar una hélice de proa eléctrica. Casi todos los catamaranes suelen llevar dos motores, permitiendo hacer maniobras de ciaboga y por tanto tener buena capacidad de maniobra incluso sin arrancada. Pero este catamarán quedaba fuera de la norma, ya que lleva una única cola intro-fueraborda central, que al estar fuera del agua en navegación a vela elimina los problemas del caracolillo y reduce a cero el rozamiento hidrodinámico de la hélice y codaste.

Las hélices de maniobra

Hay barcos que llevan además de la hélice de proa, hélices de maniobra también en popa para mejorar aún más la maniobrabilidad. Para los barcos de recreo se suelen utilizar motores eléctricos, aunque también las hay hidráulicas si necesitamos empujes de más de 300 kilos. La mayoría van montadas en un túnel fabricado a propósito, pero estos generan turbulencias que acarrean pérdidas de rendimiento en navegación a vela. 

En las motoras el problema de las pérdidas de rendimiento en la carena no da lugar, pues cuando el barco pasa al planeo, el cambio de asiento hace que la parte de proa de la obra viva, en donde está instalado el túnel quede fuera del agua, de modo que no tiene importancia su existencia. Y a baja velocidad aunque se degrada el rendimiento por generación de turbulencias, no estamos en régimen de crucero y estas perdidas de rendimiento son aceptables.

Pero en un velero, esto no es lo más conveniente, pues el casco trabaja en desplazamiento y el túnel siempre estará sumergido debajo del agua, creando turbulencias. Por esta razón algunos túneles tienen en su parte delantera unos deflectores que si bien pudiera parecer que van en contra de la lógica hidrodinámica, lo cierto es que al desviar el flujo laminar del casco al alcanzar el tunel, se reducen las turbulencias. Pero es mucho más razonable y eficaz realizar un enmaestrado como veremos más adelante, recortando material en la parte posterior del túnel.

Más caro, más complicado de instalar y más delicado. El túnel retráctil es la solución definitiva para un velero, pues cuando no lo usemos durante la navegación, la obra viva no pierde nada de rendimiento hidrodinámico.

Pero sin duda las mejores hélices son las que no existen, y por ello existen modelos que cuando no se usan, quedan retraídas y escondidas dentro del casco. Cierto que rinden menos que las hélices en túnel al producirse un efecto de “serpentín” por el que se establece una recirculación de flujo entre ambas caras de la hélice que disminuye el empuje, pero lo importante es que cuando se navega, el conjunto se esconde dentro del casco y a efectos reales es como si la embarcación no tuviera hélice de maniobra de ningún tipo.

Elegir el sitio

Cuanto más hacia proa mejor, pues a misma fuerza de propulsión lateral, al aumentar la distancia respecto al centro de resistencias, aumentamos el par que es lo que al final importa para mejorar la maniobrabilidad. Es parecido a lo que ocurre con una palanca. Cuanto más grande sea esta, más capacidad tendremos de mover un peso. 

Debemos irnos todo lo que podamos hacia la proa, siempre y cuando guardemos una distancia igual al diámetro del tubo del túnel tanto por arriba como por abajo. La distancia guardada por arriba evita que la hélice de proa pueda succionar aire y por tanto generar un pernicioso efecto de ventilación que destruiría inmediatamente cualquier empuje. Y guardaremos también una distancia por debajo que puede ser algo más pequeña, para evitar que se produzca una recirculación del flujo generado.

La transmisión se monta sobre el túnel. Lo que queda en el plano de crujía es el plano de la hélice dentro del túnel. El motor quedará desplazado a uno de los lados según las necesidades de montaje. 

Después de estudiar el desplazamiento del barco decidimos montar una hélice de 185mm capaz de producir un empuje de 75 kilos de fuerza.

Con una varilla rígida y doblada en forma de "C" en cuyo extremo fijamos un rotulador, podemos fabricar un compás cuyo eje pasará por los dos agujeros iniciales que nos servirán como centro de giro. Al poder avanzar el eje hacia dentro y hacia fuera, conseguimos pintar la curva "proyectada" del tunel sobre la amura del casco.

Esta motora en planeo a crucero y a partir de 15 nudos eleva la proa y deja el túnel totalmente fuera del agua. Por ello no es necesario realizar ningún deflector o enmaestrado.

Montar el túnel

Debemos despejar la zona interior en donde vayamos a trabajar En nuestro caso se trata de un cuarto de baño que debemos desmontar para acceder al lugar en donde va a ser montado el túnel.

Elegiremos el sitio por fuera, y desde lo más a proa posible mediremos unos 185 centímetros, que es justamente el diámetro del túnel que estamos instalando, por debajo de la línea de flotación hasta el eje del tubo. Ahora iremos retrasando el centro del túnel hasta conseguir otros 180 centímetros por debajo, aunque pueden ser algunos pocos centímetros menos para poder avanzar algo más el túnel.

Con una broca de 10 mm haremos un agujero al caso en el punto escogido. Ahora pasamos una varilla por este agujero y desde dentro del casco tenemos que dejarla perpendicular al eje de crujía y horizontal. La horizontalidad la sacaremos con un nivel, y para conseguir que quede perpendicular a crujía mediremos la distancia al primer mamparo interior. Una vez marcado el segundo punto de perforación en la amura contraria perforaremos para tener así los dos centros para cada extremos del túnel.

El siguiente paso consiste en utilizar un gran compás para marcar el diámetro completo del tubo. Al no coincidir el vector perpendicular a la superficie de las amuras con el eje del túnel, el corte deberá ser algo menor al círculo trazado con el compás para luego ajustarlo hasta conseguir adaptarlo al túnel.

Lo mejor es cortar con la sierra de calar un circulo algo inferior del diámetro del tubo para luego ir lijando con la amoladora hasta conseguir que el tubo encaje en la apertura practicada. El método descrito más arriba con la varilla curvada en "C" a modo de compás es el preferido.

Una vez marcado la curva, procedemos al corte del forro que se efectúa con caladora y una hoja de corte apropiada para el material del casco. En este caso se trata de un casco de fibra de vidrio, con un espesor de unos 15 milímetros en este zona de la obra viva.

El túnel de fibra de vidrio es de unos 10 milímetros de espesor, suficiente para asegurar su rigidez estructural. Ahora vamos poco a poco ampliando el agujero hasta conseguir que el túnel entre y salga por las dos amuras.

Marcamos con un lápiz la línea de intersección del túnel con las amuras y lo retiramos para recortar la partes sobrantes. Ahora le toda el turno al disco de debastado para lijar ligeramente el tubo en los extremos exteriores para conseguir un buen agarre de la resina y el nuevo laminado. En los alrededores de los dos orificios creados en las dos amuras lijamos en una sección triangular para que, sobre este volumen, podamos ir laminando las sucesivas capas y estas se vayan superponiendo unas sobre otras hasta conseguir recuperar el grosor que hemos lijado.

Fabricamos una masilla de epoxi de gran poder de adherencia para pegar el tubo interiormente, realizada con pegamento epoxi, microesferas y una carga espesante tixotrópica,  para conseguir una alta viscosidad. En el interior comenzaremos la primera capa de laminado con fibra mat de 300 gramos que iremos intercalando con otras capas de tejido biaxial de 300 gramos. En total unas 6 capas hasta conseguir el espesor que tenía el casco.

Debemos redondear el canto exterior y crear una pequeña zona de deflexión en la parte más adelantada del exterior del perímetro. Ahora laminaremos por el exterior también en mat y tejido biaxial. Regularizamos toda la superficie con masilla de epoxi y lijaremos con grano 200. Preparamos la superficie para la imprimación con un producción de imprimación epoxi.

Una vez encajado el túnel dentro del casco lo pegamos con una pasta realizada con Epoxi y comenzaremos los trabajos de laminado.

Para un túnel de 185 centímetros de diámetro (figura A), como mínimo debemos redondear los bordes con un radio de unos 25 milímetros (figura B), pero es mucho mejor realizar un perfil como el descrito n la figura (C).

Como vemos en las tres figuras inferiores, lo mejor es realizar un enmaestrado en la parte retrasada que reducirá al mínimo las perdidas por turbulencias hidrodinámicas.

Instalar la transmisión, el motor y la hélice

En la foto se aprecia que el soporte del motor no figura en el centro y esto se debe a que, de esta manera, lo que queda en el centro del túnel es el plano de la hélice que trabaja dentro del túnel. Para los diferentes taladros que permiten fijar la transmisión existe una plantilla que pegaremos sobre la superficie exterior del túnel y que utilizaremos como referencia para hacer las diferentes perforaciones.

Es importante fijar esta plantilla siguiendo el eje del túnel para que todos los agujeros queden correctamente realizados y la transmisión quede montada en el plano perpendicular al eje del túnel. Debemos devastar las perforaciones con un papel de lija antes de proceder a montar las diferentes piezas.

Una vez finalizado el montaje de toda la transmisión atornillaremos el motor eléctrico y comenzamos a montar el sistema eléctrico para lo cual debemos buscar una ubicación para la batería dedicada. La hélice lleva instalado un ánodo de sacrificio que debemos revisar cada vez que efectuemos una varada para pintar fondos de antifouling y proceder a su sustitución si fuera necesario.

Si la "fastidia", al hacer la alineación de la plantilla con el eje de tubo, la transmisión quedaría descentrada una vez atornillada, y como consecuencia la hélice no quedaría centrada en el túnel o peor aún, podría rozar la pared del túnel. Deben quedar libres al menos 1,5 milímetros  para el giro de la hélice.

La alta potencia del motor requiere naturalmente la utilización de un relay de control que será el encargado de poner en marcha el motor en las dos direcciones. Los cables que van desde la batería al relay y de este al motor deben ser de gran sección para evitar calentamientos. Los cables de control que van desde el relay hasta el panel de mando de la hélice de proa pueden ser de sólo 1 mm ya que manejan pequeñas intensidades.

Detalles del montaje de la transmisión y de la hélice con el ánodo de sacrificio que protege toda la transmisión de la corrosión.

Los cables eléctricos por los que pasan un gran amperage deben tener la sección gruesa necesaria. Sin embargo para los cables de control que controlan el relay, basta con cables sencillos.

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