Sistemas Eléctricos y Electrónicos del Buque
Cabrestante y Molinete Proyecto de Instalación del Equipo a Bordo
Ernesto José Cal Lista Curso 2010-2011
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Cabrestante y Molinete
Contenido 1.
Principio de Funcionamiento ........................................................................................................................................ 4 1.1.
2.
Breve descripción teórica de su funcionamiento ................................................................................................. 4
Descripción Física....................................................................................................................................................... 14 2.1.
Componentes que forman el sistema y características físicas más destacables de sus unidades. ...................... 14
3.
Características Eléctricas ............................................................................................................................................ 16
4.
Normativas aplicables ................................................................................................................................................. 21 4.1.
5.
6.
Normativas aplicables a su instalación a bordo. ................................................................................................ 21
Instalación a bordo ...................................................................................................................................................... 23 5.1.
Ubicación de sus Unidades................................................................................................................................ 23
5.2.
Criterios específicos de Instalación de estas...................................................................................................... 23
Diagrama Unifilar de conexionado ............................................................................................................................. 23 6.1.
Diagrama de alimentaciones desde el cuadro principal Y Diagrama de interfaces eléctricos con el resto del
buque. 23 7.
Prospección de mercado y selección ........................................................................................................................... 24 7.1.
Principales suministradores ............................................................................................................................... 24
7.2.
Formatos disponibles en el mercado ................................................................................................................. 25
7.3.
Selección de un equipo para instalación a bordo ............................................................................................... 26
8.
Bibliografía ................................................................................................................................................................. 29
9.
Anexos ........................................................................................................................................................................ 29
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Listado de ilustraciones Ilustración 1 - Esquema de instalación del Cabrestante ........................................................................................................ 4 Ilustración 2 - Cabrestante de tracción Humana ................................................................................................................... 5 Ilustración 3 - Esquema de la Instalación de un Cabrestante Hidráulico .............................................................................. 6 Ilustración 4 - Esquema de Instalación del Molinete Electrohidraúlico ............................................................................... 7 Ilustración 5 - Fotografía del Elevador de un Portaaviones .................................................................................................. 8 Ilustración 6 - Esquema del Elevador movido por Cabrestantes .......................................................................................... 8 Ilustración 7 - Esquema de un Sistema de Aprovisionamiento en la Mar ............................................................................ 9 Ilustración 8 - Composición 3D de un Sistema de Aprovisionamiendo de Combustible en la Mar ..................................... 9 Ilustración 9 - Ejemplo de Winches Eléctricos del Catálogo de Lofrans’ Windlasses ....................................................... 10 Ilustración 10 - Ejemplo de Molinetes en Instalaciones Offshore ...................................................................................... 11 Ilustración 11 - Ejemplo de Aplicación de los molinetes en buques Sísmicos ................................................................... 11 Ilustración 12 - Buque Cablero ........................................................................................................................................... 12 Ilustración 13 - Popa de Buque Cablero ............................................................................................................................. 12 Ilustración 14 - Mapa de lineas de Cable Submarino ......................................................................................................... 13 Ilustración 15 - Arrastrero................................................................................................................................................... 13 Ilustración 16 - Despiece de un Winche Eléctrico de Lofran's Windlasses ........................................................................ 15 Ilustración 17 - Mando de Control a Distancia del Cabrestante de IMTRA ....................................................................... 18 Ilustración 18 - Pedal de Control de cabrestante de IMTRA .............................................................................................. 18 Ilustración 19 - Pantalla de Supervisión y Control de Lewmar .......................................................................................... 19 Ilustración 20 - Equipo de Control de Lewmar................................................................................................................... 19 Ilustración 21 - Diagrama Unifilar de Equipos de IMTRA ................................................................................................ 23 Ilustración 22 - Diagrama Unifilar de Equipos de Lofran's ................................................................................................ 24
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1. Principio de Funcionamiento 1.1. Breve descripción teórica de su funcionamiento El cabrestante o el molinete tienen como objeto la elevación de cargas pesadas. Esto se consigue a través del enrollado de un cable, estacha o cadena en un tambor que gira en torno a un eje que es el que aplica el par de giro. Dicho eje es accionado en la actualidad por motores eléctricos, aunque en épocas pasadas, la energía suministrada era la ejercida por los marineros sobre palancas perpendiculares al tambor del cabrestante, o la ejercida por motores hidráulicos. En la Ilustración 1 extraída del “Marine Ingeniering”, se presenta el esquema de la instalación de un cabrestante, donde se puede observar el propio cabrestante, junto con el sistema del control del mismo, el freno mecánico, y el motor eléctrico que mediante un sistema de ruedas dentadas suministra la energía motriz al eje del tambor.
Ilustración 1 - Esquema de instalación del Cabrestante
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Es habitual una disposición como la presentada en el croquis anterior en la que se disponga de un tambor para el enrollado de las estachas, y otro para el “cobro” de la cadena del ancla.
Si bien es cierto, que posiblemente el uso más extendido del cabrestante es el que se desarrolla dentro de lo que se conoce como sistema de amarre y fondeo, en la actualidad, el cabrestante se extiende a diversos ámbitos dentro del mundo del naval, que iremos describiendo en lo sucesivo.
En la Ilustración 2 , se puede ver una maqueta en la que se representa el momento en que los marineros de un buque se disponen a elevar el ancla del navío, para lo cual deben accionar el cabrestante empujando las palancas introducidas en el tambor.
Ilustración 2 - Cabrestante de tracción Humana
Naturalmente, en la actualidad, este modo de accionamiento está totalmente obsoleto, y solo es posible verlo en algunos buques de época conservados con objeto de espectáculos de recreación histórica. Sin embargo, aún existe un paso intermedio entre el cabrestante de accionamiento humano y el cabrestante de accionamiento eléctrico, y se trata del cabrestante movido por mecanismo hidráulico. En las ilustraciones 3 y 4, extraídas del “Marine Engienering” se puede ver la ilustración de dos sistemas electro-hidráulicos, en los que la parte eléctrica se remite al sistema de control del mecanismo hidráulico que acciona el cabrestante. En este punto de la historia es donde se introduce la electricidad en el campo de los sistemas de amarre y fondeo. 5
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Inicialmente, y debido a las mejores prestaciones de otros sistemas, la electricidad se introdujo como elemento de control y tratando de buscar cierta automatización del proceso, si bien es cierto, que en la actualidad el sistema eléctrico es el más extendido,
y abarca desde el control hasta el
accionamiento motor del sistema, que básicamente, no es otra cosa que el tambor anteriormente descrito, acoplado a un motor eléctrico, que dispondrá de los controles habituales de encendido en ambos sentidos, parada y parada de emergencia.
Ilustración 3 - Esquema de la Instalación de un Cabrestante Hidráulico
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Ilustración 4 - Esquema de Instalación del Molinete Electrohidráulico
A continuación, veremos otras aplicaciones del Cabrestante, como puede ser su aplicación en elevadores para aviones en portaaeronaves o en el mundo de la pesca para la recuperación de las redes, el uso en aplicaciones Offshore…
En la Ilustración 5, podemos observar el elevador de un portaaeronaves, que desplaza los aviones desde el hangar a la cubierta de vuelo. Este sistema puede accionarse mediante cabrestantes. En la Ilustración 6 vemos un esquema de cómo sería la posible instalación. Tal vez, esta no es la aplicación más habitual del cabrestante, pero es un buen ejemplo de la variedad de posibles usos del mismo.
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Ilustración 5 - Fotografía del Elevador de un Portaaviones
Ilustración 6 - Esquema del Elevador movido por Cabrestantes
En la Ilustración 7 e Ilustración 8, podemos ver un sistema de aprovisionamiento en la mar. Estos sistemas consiste en la unión de dos buques mediante un cable guía, por el que se podrán mover cargas colgadas o manguerotes de aprovisionamiento. Para dicho desplazamiento de cargas, un segundo cable que se dispondrá enganchado al paquete, bulto o carga, será cobrado para lograr el movimiento sobre la guía. Dicho tiro, se logra mediante la acción de un molinete o cabrestante dispuesto en la cubierta de trabajo de alguno del buque que recibe la carga. 8
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Además, el cable guía, deberá encontrarse en estado de tensión para lograr el buen funcionamiento del sistema. Esta tensión, se puede lograr también, mediante el accionamiento de los cabrestantes o molinetes.
Ilustración 7 - Esquema de un Sistema de Aprovisionamiento en la Mar
Ilustración 8 - Composición 3D de un Sistema de Aprovisionamiento de Combustible en la Mar
Otro de los campos de aplicación de los “cabrestantes” o “winches” es la náutica deportiva. En este caso son de gran importancia, mucho más allá de su aplicación dentro del sistema de fondeo, sino que tienen una importancia capital dentro de los veleros al constituir el elemento base del cazado de las velas.
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Es verdad que en la mayoría de los casos los winches son de accionamiento manual, sin embargo han aparecido winches de accionamiento eléctrico, con pequeños motores que se encuentran por debajo de la superficie de la cubierta del buque. Este sistema, aunque minoritario, debido a las preferencias personales de los navegantes de embarcaciones deportivas, que prefieren el sistema tradicional, que se puede usar en competición, es un sistema de gran importancia en las travesías de larga duración, ya que existen en el mercado sistemas de control, que coordinan el piloto automático del buque, no solo con el movimiento de la pala de timón, sino también con los winches eléctricos con objeto de modificar el cazado de las velas. Esto, tiene una gran importancia si se tiene en cuenta el problema que suponen las largas guardias nocturnas, pudiéndose liberar de cierto estado de tensión a la tripulación.
En la Ilustración 9 se ven los croquis de tres modelos de winches eléctricos obtenidos del catálogo online de la marca Lofrans’ Windlasses. Se observa la disposición de los motores eléctricos compactos, por debajo de la cubierta, con objeto de evitar espacios innecesariamente ocupados en cubierta, y para cumplir cierto criterio estético.
Ilustración 9 - Ejemplo de Winches Eléctricos del Catálogo de Lofrans’ Windlasses
El uso de los equipos de los que estamos tratando es también muy habitual en el campo Offshore u oceanográfico, en el que se deben desplegar y recuperar equipos a grandes profundidades. Dichas operaciones se realizan mediante el uso de chigres y molinetes de gran potencia. En la Ilustración 10 e Ilustración 11 vemos ejemplos de estas aplicaciones. Dichas imágenes fueron obtenidas en el catálogo online de Rolls-Royce. 10
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Ilustración 10 - Ejemplo de Molinetes en Instalaciones Offshore
Ilustración 11 - Ejemplo de Aplicación de los molinetes en buques Sísmicos
En las siguientes fotografías (Ilustración 12, Ilustración 13), se ve un buque cablero. Los buques cableros 11
han tenido gran
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importancia desde el inicio de la era de las
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telecomunicaciones. Su misión ha sido la de instalar cables de telecomunicaciones que han cruzado mares y océanos. El cable se almacena en grandes bobinas en el interior del buque, y estas bovinas se mueven mediante la acción de molinetes. En las siguientes imágenes (Ilustración 12,Ilustración 13 e Ilustración 14) se puede ver un buque cablero con un gran molinete instalado a popa y un mapa de las líneas de cableado submarino que refleja la importancia que ha tenido esta actividad.
Ilustración 12 - Buque Cablero
Ilustración 13 - Popa de Buque Cablero
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Ilustración 14 - Mapa de líneas de Cable Submarino
En los buques de pesca, el uso del cabrestante hace mucho que sustituyo el izado manual del aparejo. Es común, como se ve en la Ilustración 15, la presencia de grandes molinetes en los arrastreros, que permiten recuperar las redes por la rampa en la popa.
Ilustración 15 - Arrastrero
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2. Descripción Física 2.1. Componentes que forman el sistema y características físicas más destacables de sus unidades. Los cabrestantes o molinetes son equipos sencillos. En base, se componen de un tambor dispuesto verticalmente en el caso de los cabrestantes, y horizontal en el caso del molinete. Los tambores de los cabrestantes son conocidos con el nombre de cabirón, mientras que los de los molinetes, se llaman carretel. Dicho tambor, tiene como labor el “enrollado” de los cabos y estachas. Para ello, gira de forma solidaria con un eje que irá acoplado a un dispositivo de accionamiento mecánico. Dicho dispositivo, podrá ser un motor hidráulico o eléctrico. Además, en caso de tratarse de motores de altas revoluciones, se dispondrá un dispositivo reductor, de engranajes, entre el eje y el motor correspondiente.
Además de los anteriores elementos, dispondrá de los añadidos mecánicos necesarios para el buen funcionamiento, como pueden ser los rodamientos, chavetas y polines del propio tambor o del motor correspondiente. Además, estas máquinas siempre dispondrán de un freno, bien sea de accionamiento eléctrico, hidráulico u otro tipo. A parte de los elementos mecánicos, existen otros instrumentos de control que serán necesarios, como son el cableado de la alimentación del motor eléctrico o sistemas de control, batería en el caso de embarcaciones deportivas, pedal de freno, mando de control remoto, medidor de distancia de la estacha o cadena, etc. En la Ilustración 16, se observa el despiece de dos winches de la marca Lofrans’, uno manual y otro eléctrico. En dicha figura, se pueden observar la variedad de piezas de que disponen estos winches para embarcaciones deportivas. A pesar de eso, como se ha explicado en el párrafo anterior, el sistema, en la mayoría de sus aplicaciones tiene una base sencilla.
En los artículos de Talleres Carral se hace una recomendación a efectos de corrosión de los materiales del equipo, recomendándose lo siguiente:
Todos los elementos susceptibles de oxidación deberán estar protegidos contra la corrosión mediante pinturas de tratamientos tales como galvanizado, electrocincado, etc. Se propone el siguiente esquema de pintado: 14
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Para las superficies exteriores: Granallado SAE 2 ½ Una capa de silicato de Zn de 35 μm Una capa de Epoxi cromatada de 50 μm Una capa de imprimación de 40 μm
Para las superficies interiores: Granallado SAE 2 ½ Una capa de silicato de Zn de 50 μm
Ilustración 16 - Despiece de un Winche Eléctrico de Lofran's Windlasses
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3. Características Eléctricas Según los artículos publicados por Juan Carlos Carral y Luis Carral, responsables de talleres Carral, en la revista de ingeniería naval, para el diseño de los cabrestantes, y elaboración de las especificaciones técnicas, se deberá tener en cuenta las siguientes hipótesis de cálculo en nuestra labor de ingeniería: El motor del cabrestante deberá ser capaz de entregar, continuadamente y durante una hora, la siguiente potencia:
Siendo:
Si el accionamiento es eléctrico, el motor del cabrestante deberá estar preparado para realizar 10 arranques en una hora y entregar durante cinco minutos una potencia superior en un 20% a la potencia calculada con la fórmula anterior.
Si el accionamiento es eléctrico, se aconsejan motores de corriente alterna trifásica del tipo jaula de ardilla. Tendrán aislamiento clase F y calentamiento clase B. El grado de protección deberá ser (UNE 20324-CEI) IP-560 cuando vayan en cubierta, e IP-540 en los demás casos. Se aconseja el empleo de electrofrenos negativos.
En los mismos artículos, refiriéndose a las embarcaciones deportivas, se indica que el accionamiento eléctrico aportaría importantes ventajas debido a su reducido mantenimiento y fácil aplicación, en los buques de arrastre por popa con rampa.
Además, se explica, que las instalaciones eléctricas de estos equipos tienen una alta fiabilidad, debido a que han sido concebidos para su empleo en el medio marino.
El sistema empleado es el de un motor de corriente continua, alimentado por un generador, que se conecta a una toma de fuerza mecánica. Según el artículo, el motor eléctrico, se situará a cubierto en un local a este efecto dispuesto a proa de la maquinilla. Este, deberá disponerse alineado con la toma de fuerza del equipo, amarrado a un polín soldado a cubierta.
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Además, se nos indica, que en lo referente al aspecto de la instalación, el montaje será complicado, debido a que además de la fijación entre los equipos, se deberá añadir la necesaria nivelación entre ambos, y el disponer la correspondiente prensa en la zona del mamparo que atraviesa el eje de transmisión.
En lo referente al generador, los artículos explican que se situará en la cámara de máquinas, acoplado a una toma de fuerza mecánica que gire a 1500 rpm, y que en ocasiones, esta será sustituida por un rectificador que toma la corriente directamente de las barras del alternador. Se explica, que se deberá tener en cuenta a la hora del diseño, que el elevado empacho de este equipo nos obligará a sacrificar una parte del empacho para este fin. Tanto en los artículos, como en los catálogos de Lofran’s y Lewmar, se hace referencia a los siguientes equipos de control y supervisión:
-
Panel de control interior, constará de interruptor de tres posiciones (subir, bajar y parar). Se integra en la consola de control del puesto de gobierno.
-
Interruptores. pulsadores exteriores, independientes para la condición de levar y largar. Se sitúan sobre la cubierta en las proximidades del equipo, y a la vista de la maniobra. Necesariamente requisito de estanqueidad IP 56.
-
Mando a distancia para la condición de control, del tipo a distancia o conexionado mediante base de cubierta al control interior. Grado de protección IP 56.
-
Dispositivo de medida de la longitud del fondeo largado con indicación interior, o inclusión de la indicación en el mando a distancia del control.
Se adjuntan a continuación, algunas fotografías de los dispositivos de control del catálogo de IMTRA, Lewmar y Lofran’s, y un diagrama unifilar del catálogo de Lofrans en el que se puede ver la relación y conexiones entre los distintos sistemas de control y, los molinetes.
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Ilustración 17 - Mando de Control a Distancia del Cabrestante de IMTRA
Ilustración 18 - Pedal de Control de cabrestante de IMTRA
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Ilustración 19 - Pantalla de Supervisión y Control de Lewmar
Ilustración 20 - Equipo de Control de Lewmar
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En la ilustración anterior, el sistema aparece alimentado por una batería, esto se debe a que tanto Lofrans’ como IMTRA son fabricantes especializados en el campo de las embarcaciones 20
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deportivas. Es evidente, que en otro tipo de buque, las necesidades de carácter industrial o militar, harán que la alimentación provenga del cuadro de distribución principal, tal y como se ve en el diagrama unifilar que se adjunta como anexo al final del informe.
4. Normativas aplicables 4.1. Normativas aplicables a su instalación a bordo. Se han desarrollado una serie de normas prácticas de diseño de cabrestantes y molinetes que han sido publicadas en diversos números de la revista de ingeniería naval. Estas normas, elaboradas por Juan Carlos Carral, Ingeniero industrial y director técnico de Talleres Carral, y Luis Carral, Doctor Ingeniero Naval, profesor de la E.P.S. y también trabajador de Talleres Carral, aportan una serie de criterios prácticos, hipótesis de cálculo, y formulaciones, para el diseño de los equipos de fondeo. Estas normas, que no cabe la menor duda que no son oficiales ni obligatorias, no dejan de ser una referencia sumamente importante ya que son estudios técnicos fruto de la experiencia de Talleres Carral, una empresa coruñesa de larga tradición en el diseño y construcción de equipos de amarre y fondeo, y maquinillas de pesca. Es por eso que se incluyen aquí, como normas prácticas a tener en cuenta .Las normas son las siguientes:
Normas prácticas para el diseño de cabrestantes. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luis. 99, Ingeniería Naval.
Normas prácticas para el diseño de molinetes de ancla. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luís. 1999, Ingeniería Naval.
Diseño de maquinillas de pesca de arrastre por popa: su influencia en el proyecto del buque de pesca destinado a caladeros comunitarios. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luís. 2000, Ingeniería Naval.
Normas prácticas para el diseño de chigres de carga y maniobra. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luís. 1999.
Particularidades en el diseño de molinetes de anclas destinados a embarcaciones de recreo. Carral Couce, Juan Carlos y Luis, Carral Couce. 2003.
En las sociedades de clasificación, también se hace referencia a estos equipos. Por ejemplo, en la Germanischer Lloyd’s, la información referente a estos equipos se puede encontrar en el 21
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siguiente apartado:
IV - Part 6 GL 2007 Section 8 Windlasses, Winches and Hydraulic Systems Chapter 5 Page 8–1
Entre las normas UNE e ISO referentes al tema en cuestión, se encuentran las siguientes:
Pequeñas embarcaciones. Fondeo, amarre y remolque. Puntos de amarre. (ISO 15084:2003)
UNE-EN 13573:2009 Embarcaciones de navegación interior. Sistemas de fondeo, acoplamiento, remolque, tracción y amarre.
UNE-EN ISO 6115:1997 Construcción naval. Cabestrante de arrastre. (ISO 6115:1988).
En el caso de las embarcaciones de recreo, los reglamentos a aplicar, tal y como se indica en la información de Talleres Carral, serán los siguientes:
1. Embarcaciones de recreo de eslora comprendida entre 2,5 y 24 metros matriculadas en España. Circular DGMM 7/95.
2. Embarcaciones de recreo de eslora comprendida entre 2,5 y 24 metros matriculadas en España y con capacidad superior a las 12 personas. Normas complementarias SEVIMAR. NUMERAL DE EQUIPO.
3. Embarcaciones de recreo de eslora superior a 24 metros matriculadas en España. Normas complementarias SEVIMAR. NUMERA DE EQUIPO.
4. Reglamentos de las Sociedades de Clasificación. No se ha encontrado ninguna norma “Military Standard” referente a este tipo de equipos.
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5. Instalación a bordo 5.1. Ubicación de sus Unidades y Criterios específicos de Instalación de estas Las ubicaciones de este tipo de unidades, comúnmente ha sido en la zona del castillo de proa para el sistema de fondeo y amarre principal, y en la toldilla, en la zona de popa, en casi de disponer de un sistema secundario de amarre y fondeo.
Además, en los buques de arrastre, existen molinetes en la cubierta de trabajo, al inicio de la rampa de subida del aparejo. En los buques de recreo, además del sistema de fondeo situado a proa, es común la presencia de winches todo a lo largo de la cubierta de la embarcación. En el caso Offshore, además de las disposiciones anteriores, los “Derriks” para el trabajo con los tubos de extracción y perforación, disponen de chigres para el movimiento de los mismos.
6. Diagrama Unifilar de conexionado 6.1. Diagrama de alimentaciones desde el cuadro principal Y Diagrama de interfaces eléctricos con el resto del buque. A continuación se muestran los diagramas unifilares disponibles en los catálogos de varias marcas, y al final del trabajo, se adjunta como anexo, un diagrama unifilar de cómo sería la instalación del los cabrestantes en un portacontenedores de 8000 TEU’s
Ilustración 21 - Diagrama Unifilar de Equipos de IMTRA
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Ilustración 22 - Diagrama Unifilar de Equipos de Lofran's
7. Prospección de mercado y selección 7.1. Principales suministradores Si bien es cierto que la tecnología del cabrestante no es de una complicación excesiva, y como se puede comprobar en la red, existe una gran variedad de fabricantes dependiendo del área geográfica donde deseemos realizar la compra, es también cierto, que en un sondo del mercado en 24
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internet, nos enlaza siempre a un grupo relativamente reducido de fabricantes dependiendo de la aplicación que le vallamos a dar al equipo.
Como suministradores más habituales en el campo de las pequeñas embarcaciones y embarcaciones deportivas y de recreo, nos encontramos repetidamente con los nombres de Lofran’s, Lewmar e Imtra.
En otro tipo de buques, convencionales, es bastante habitual la marca Lidgerwood.
Por supuesto Rolls-Royce aparece siempre en los primeros lugares de los buscadores y foros de internet, siempre ligada a un alto nivel de calidad, y a algunas aplicaciones poco comunes como por ejemplo el campo Offshore.
En el ámbito nacional, nos referiremos a Talleres Carral, empresa ubicada en la Coruña, como uno de los suministradores de referencia.
7.2. Formatos disponibles en el mercado Dependiendo del tipo de buque y la actividad a la que se dedique, en el mercado encontraremos una amplia gama de equipos.
En las embarcaciones de recreo, dependiendo de si se tratan de competición, de paseo o de recreación histórica, nos podremos encontrar tanto cabrestantes, como molinetes, chigres o winches, predominando estos últimos en las embarcaciones de vela. Además, en caso de ser embarcaciones que no se dediquen a la competición, habrá una influencia muy importante del criterio estético.
En los buques pesqueros, especialmente los de arrastre por popa prevalece el molinete de arrastre.
En el campo offshore son muy importantes los chigres de alta potencia, que permiten el trabajo y recuperación de equipos pesados a grandes profundidades.
En el resto de los buques, sin haberse encontrado un motivo claro, prevalece el molinete sobre el cabrestante, a excepción de las embarcaciones militares, donde el cabrestante es el más extendido.
Respecto al accionamiento, se puede decir, que a excepción de los buques de arrastreros de arrastre por popa con rampa, en los que sí que es hasta cierto punto frecuente la presencia de motores de accionamiento hidráulico, y en algunos otros buques de aplicaciones particulares, en la mayoría de 25
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las embarcaciones, a día de hoy, el tipo de motor más extendido para el movimiento de cabrestantes y molinetes es el motor eléctrico, y por supuesto, en lo que se refiere al campo de los sistemas de control y supervisión, la electrónica se hace omnipresente, produciéndose un cambio de los sistemas analógicos hacia los digitales.
7.3. Selección de un equipo para instalación a bordo Los cabrestantes, se emplean generalmente en maniobras de amarre. Tienen la ventaja de poder variar el ángulo de tiro de la amarra. El motor de accionamiento se puede colocar horizontal o vertical. Con el motor vertical queda más despejada la cubierta del barco, pero por el contrario se encarece la ejecución del polín y el montaje del equipo, a la vez que se dificulta el mantenimiento del motor.
Los cabrestantes horizontales son más bien utilizados en operaciones de carga y descarga. Normalmente se emplean con dos carreteles, pudiendo ser estos de igual o diferente diámetro. Los modelos menores suelen llevar el motor en posición vertical, e interior al pedestal.
El accionamiento hidráulico se utilizará como ya se ha dicho, en grandes ejecuciones, o en equipos donde sea necesario disponer de tensión constante. En general, el tipo de motor utilizado será motores rápidos con un reductor mecánico.
El motor eléctrico, se empleará en cabrestantes de un tamaño no excesivo, donde la economía del equipo junto con la facilidad de mantenimiento prevalezca sobre otros criterios, que será en la inmensa mayoría de los casos. En los artículos de Talleres Carral, se indica, que en los cabrestantes, al tener el cabirón un valor fijo, la velocidad de izada solo depende de las revoluciones del motor. Esto hace, que en los cabrestantes, al contrario de lo que pueda ocurrir en el chigre con la acción del carretel, la necesidad de mantener constante la velocidad de izada no requiera la instalación de un accionamiento con posibilidad de variación de velocidad.
Asimismo, la información de Talleres Carral, da como elementos fundamentales para la elección del cabrestante, las dimensiones y forma del cabirón, la relación de transmisión, y la potencia requerida por el cabrestante.
Para el dimensionamiento del cabirón, se proponen que el mayor valor de las siguientes fórmulas sea el diámetro adecuado de la garganta:
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Para el diámetro del cabirón se propone el siguiente valor:
Siendo la altura de los cabrestantes un 33% mayor que su diámetro, mientras que en el caso de los molinetes se recomienda aplicar la siguiente fórmula:
Para el reductor que llevará acoplado el motor eléctrico, se dispone de la siguiente fórmula para el cálculo del reductor:
En el caso de los motores eléctricos, la velocidad dependerá del número de polos del motor, y se podrá elegir entre valores de 750, 1000, 1500, o 3000 rpm. Como ya se explicó anteriormente, la potencia se calculará como
La velocidad la fijará el cliente pero se tomará, por lo general entorno a 15m/min en cabrestantes de carga, y 20m/min en cabrestantes de carga.
El rendimiento de la transmisión será el producto del rendimiento de la caja reductora por el rendimiento del cabirón. Entonces, se tomarán como válidos los siguientes valores típicos: 27
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Pareja de engranajes cilíndricos con relación de transmisión:
Pareja de engranajes cónicos con relación de transmisión:
Pareja de engranajes corona-tornillo sin fin con relación de transmisión:
El rendimiento del cabirón dependerá de su geometría. Oscilando entre 0.85 – 0.90
Entonces, el rendimiento aproximado de la transmisión se obtendrá como:
Además, en lo que se refiere a los materiales a usar, se recomienda basarse en los siguientes factores para su elección:
-
Elevada resistencia a la corrosión. Homogeneidad con el resto de materiales. Ligereza (especialmente en barcos de vela y de motor de elevadas prestaciones). Acabado superficial decorativo (en el caso de embarcaciones deportivas o de recreo)
Así, como estos cálculos, podemos establecer la especificación técnica de nuestro equipo, y en consecuencia seleccionar en el mercado aquel que se adecue a nuestras necesidades.
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8. Bibliografía 1. Harrington. Marine engineering. USA : SNAME, 1992. 2. Lidgerwood. [En línea] http://www.lidgerwood.com/. 3. Lewmar. [En línea] http://www.lewmar.com/. 4. Lofrans. [En línea] http://www.lofrans.it. 5. Windlass-Anchor. [En línea] http://www.windlass-anchor.com/. 6. Imtra. [En línea] http://www.imtra.com. 7. Seatechmarineproducts. [En línea] http://www.seatechmarineproducts.com/. 8. George, H.d. Mc. Marine Auxiliary Machinery 7th Edition . 9. Normas prácticas para el diseño de cabrestantes. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luis. 99, Ingeniería Naval. 10. Normas prácticas para el diseño de molinetes de ancla. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luís. 1999, Ingeniería Naval. 11. Diseño de maquinillas de pesca de arrastre por popa: su influencia en el proyecto del buque de pesca destinado a caladeros comunitarios. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luís. 2000, Ingeniería Naval. 12. Rolls Royce. [En línea] http://www.rolls-royce.com/. 13. Normas prácticas para el diseño de chigres de carga y maniobra. Carral Couce, Juan Carlos y Carral Couce, Luís. 1999. 14. Particularidades en el diseño de molinetes de anclas destinados a embarcaciones de recreo. Carral Couce, Juan Carlos y Luis, Carral Couce. 2003.
9. Anexos
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