La propulsión no sólo es una parte fundamental para las naves espaciales y la aviación, sino también para el medio marítimo ya que es la encargada de dar el empuje y la fuerza necesaria para mover estructuras de gran tamaño en el mar.

¿EN QUÉ CONSISTE LA PROPULSIÓN MARINA?

Consiste en un conjunto mecánico y un propulsor que contiene una energía que se transformará en una fuerza. Una unidad de propulsión consta de la maquinaria, equipo y mandos que pueden ser mecánicos, eléctricos o hidráulicos conectados a un eje de propulsión. La hélice es el elemento de propulsor típico de las embarcaciones. Su funcionamiento se basa en el fenómeno físico de la sustentación, donde el movimiento de una pala de la hélice en un fluido, debido a la acción del motor, genera un empuje en la pala que puede utilizarse para producir el movimiento de avance del barco. Los motores diésel disponen de la misma potencia adelante que atrás, pudiéndose parar o invertir el sentido de la propulsión casi inmediatamente (rápida respuesta a las órdenes impartidas) con revoluciones normales del eje.

Motores

Llevan a cabo la transformación de la energía mecánica necesaria para crear el movimiento y la fuerza de empuje en la nave.

Caja Reductora
Tienen como finalidad reducir las revoluciones producidas por las máquinas o motores, de acuerdo con el régimen de eficiencia del propulsor. Adicionalmente acoplan y desacoplan el motor del eje propulsor e invierten, en algunos casos, el sentido de giro de éste de acuerdo con la configuración de la unidad propulsión y el tipo de buque.

Ejes de propulsión

Transmiten el movimiento desde los motores y reductores hasta el propulsor o hélice a lo largo del buque; son soportados por cojinetes o descansos, los cuales proveen los puntos de apoyo necesarios y absorben las vibraciones y empujes axiales y radiales. Se considera importante su longitud, diámetro y tipo de cojinetes utilizados.

Propulsores o hélices

La función principal de un propulsor es transformar la energía mecánica entregada en forma de torque por los ejes en empuje efectivo. El tipo de propulsor más comúnmente utilizado es la hélice, la cual genera empuje al dar velocidad a una columna de agua, la que es desplazada en dirección opuesta al movimiento del buque.

Tipos de propulsión

Actualmente existen diferentes tipos de sistemas de propulsión, así como sus aplicaciones. Se han realizado muchas investigaciones para tratar de obtener el sistema más eficiente y poder bajar los costos de operación (consumo de combustible) los cuales muchos sistemas han logrado sobre salir en el ámbito marítimo por su gran rendimiento que tiene la nave, pero también debemos de tomar en cuenta el tipo de propulsión dependiendo para qué nave se requiere.

Estos son algunos de los tipos de propulsión más comunes.

Hélices de paso fijo, variable y controlado

Para poder identificar los tipos de pasos que tienen las hélices primeramente debemos saber en qué consiste el paso de una hélice. Esto se define definido por los ángulos de la cara de las aspas, es decir, a mayor el ángulo de la cara del aspa, mayor es el paso. Como cada una de las aspas está unida al eje, el ángulo que determinan es fijo y nos indica la velocidad en la que avanzará (aceleración) y qué distancia recorrerá en cada rotación (velocidad). Debemos considerar que estos efectos son inversamente proporcionales entre sí y se tienen que determinar los puntos de conveniencia para que la embarcación tenga un mejor desempeño. Es decir, si vamos a tener una gran aceleración, tendremos una velocidad máxima limitada. Mientras que, si tenemos una velocidad máxima alta, aceleraremos moderadamente. El paso en una hélice se clasifica en fijo, variable y controlado.

· Hélice de paso fijo

La más común debido a su relativo “bajo costo” es la hélice de paso fijo. Estas hélices también se conocen como de “paso constante” lo cual quiere decir que el paso en toda la superficie del aspa (excepto los ángulos de aspa) no cambia. Son utilizadas en la mayoría de las embarcaciones comerciales como remolcadores, arrastraros, pesqueros, etc. Una hélice de paso fijo es más eficiente que una hélice de paso variable para una velocidad concreta de rotación y determinada carga y puede transmitir energía más eficientemente que una de paso variable. Con otra velocidad o carga, el paso fijo no será el más eficiente ya que el ángulo no será el óptimo.

· Hélice de paso variable

Como se mencionó en la hélice de paso fijo, la mayoría de las hélices tienen un paso constante, pero hay algunas aplicaciones especiales (grandes barcos o embarcaciones de velocidad) donde la necesidad de obtener la máxima eficiencia posible es imperativa. En estas hélices el paso puede variar en cada radio (dependiendo del diseño), pero es más común encontrarse aquellas donde usualmente se reduce el paso cerca de las puntas para reducir la presión de las aspas y la posibilidad de cavitación. En este tipo de hélice sus aspas pueden girar alrededor de un largo eje para cambiar su ángulo de ataque. Si dicho ángulo se puede situar en valores negativos, la hélice puede crear una inversión de empuje para el frenado o marcha atrás sin necesidad de cambiar la dirección de rotación del eje.

· Hélice de paso controlable

Dicho sistema es comandado por un control remoto desde el puente o desde la sala de control de máquinas, indistintamente, pero no puede ser hecho en forma simultánea desde ambos lugares. Las bombas hidráulicas que generan dicha potencia son activadas por motores eléctricos que giran permanentemente paseando el fluido hidráulico. Normalmente hay dos, una en operación y la otra de reserva. Ofrecen una gran ventaja en cuanto al costo de operación, pero son mucho más costosas que las de paso fijo.

Sistemas de tobera

Las toberas son utilizadas para aumentar el rendimiento de la propulsión, puesto que proporcionan un empuje adicional. Es un sistema que modifica la velocidad del agua que ataca la hélice y evita la formación de remolinos alrededor de las puntas de las aspas. Al pasar a través de la tobera el agua sufre un aumento de velocidad provocando una mayor diferencia de presión y proporcionando un empuje suplementario. La aplicación de estos equipos está limitada a embarcaciones de baja velocidad (debajo de 14 nudos) como arrastreros, remolcadores, dragas, etc.

Azimutales

Con este mecanismo, el barco puede posicionarse o mantenerse dinámicamente en aguas abiertas, permitiéndolo estar en posiciones climatológicas adversas. Su instalación es flexible y se puede realizar en un espacio reducido. Consiste en una construcción modular con sub-ensamblajes mecánicos, hidráulicos y eléctricos que aseguran una instalación compacta y flexible, facilitando cualquier labor posterior de mantenimiento. Incrementa la maniobrabilidad del barco, dándole la posibilidad de girar 360° sobre su propia longitud.


Cicloidal

Es un sistema altamente maniobrable, siendo capaz de cambiar la dirección del empuje de forma casi instantánea. Es ampliamente empleado en remolcadores y transbordadores.

Water jets

Consiste en un sistema propulsivo a chorro, conocido como waterjet, del inglés chorro de agua. Genera propulsión gracias a la variación de la cantidad de movimiento del agua que está forzada hacia popa. Es utilizado para propulsar barcos a velocidades entre los 25-40 nudos aproximadamente, debido a la gran eficiencia propulsiva que tiene, buena maniobrabilidad, reducción de vibraciones y la posibilidad de retardar o reducir la cavitación.