armadores finalizamos la maniobra de amarrada para dar la popa al muelle y facilitar el acceso al barco.

Si ya estamos hartos del stress cada vez que vamos a amarrar, la solución pasa por instalar una hélice de proa o incluso también una de popa para conseguir domar el barco en puerto con las condiciones más complicadas, con vientos inesperados y racheados o corrientes indeseadas, o cuando la entrada al amarre es tan justa que no existe apenas hueco para poder maniobrar con un poco de velocidad de maniobra.

Ya se sabe que si no hay velocidad o arrancada, no hay gobierno. Esto se agrava si navegamos marcha atrás, pues la carena no está pensada para navegar de esta manera y por tanto el timón se muestra exasperadamente ineficaz. Si tenemos que maniobrar en marcha atrás la única manera de hacer las cosas bien y con garantías de éxito es llevar un buena velocidad de arrancada para que la pala del timón reciba una buena masa de agua y por tanto nos permita gobernar. 3  nudos son suficientes pero entrar en un hueco muy justo, esta velocidad entraña tener la maniobra muy clara para poder detener el barco en su justo momento. Existen amarradas en las que el espacio es tan justo que entrar a esa velocidad es tarea complicada y en este caso o amarramos de proa para que el barco tenga más gobierno a menor velocidad, o bien instalamos una hélice de proa.

Elegir la posición del túnel en la carena

Es de primordial importancia y tendrá un impacto muy importante en el rendimiento final de la instalación. Es necesario que el montaje quede tan alejado hacia proa y tan profundo como podamos, lo cual a veces es incompatible y debemos elegir una solución de compromiso.

También debemos tener presente el rozamiento hidrodinámico que el túnel generará al navegar y las salpicaduras que podría crear al avanzar a altas velocidades, minimizando estos efectos al elegir la mejor posición y montar deflectores en los bordes de unión con la obra viva. De la misma forma la instalación de un túnel puede generar ruidos molestos y debemos actuar para que es este efecto sea mínimo.

La fuerza que genera el propulsor de proa actúa como una palanca respecto al centro de resistencias de la carena sobre el que "pivotará" o girará el barco, y por tanto la efectividad de esta palanca será el producto de la fuerza del propulsor por la distancia a ese punto de giro.

Supongamos un barco de 10 metros cuyo eje de giro se encuentra a 3 metros de la popa. Si montamos una hélice que genera 80 kilos de fuerza a un metro de la proa la longitud de esta palanca es 6 metros. Por ello el "par" de fuerza conseguido en esta palanca será el producto de los 80 Kg de fuerza x  6 metros= 480 Kilogramos x Metro (kgm). Si pudiéramos adelantar el túnel un metro más a proa, el producto quedaría como 80 x 7 = 560 kgm logrando un resultado netamente superior.

Para conseguir el mismo efecto la fuerza en el punto A deberá ser mayor a la que ejerzamos en B.

Al final quien manda es la disposición interior del camarote o baño de proa, que habremos de desmontar para analizar donde se puede instalar el motor de la hélice de proa, que debería quedar escondido debajo de una cama o detrás de un depósito.

Lo más profundo posible

Pero cuanto más vamos a proa en la obra viva, más nos acercaremos a la línea de flotación, en donde si montásemos el túnel, no entraría más que agua mezclada con aire por la fuerza de aspiración de la hélice, consiguiendo un resultado desastroso.

El túnel debe montarse lo más profundo que sea posible por dos motivos:

- Para que no aspire aire como acabamos de comentar, lo cual además de destruir el empuje generaría mucho ruido consiguiendo un resultado desastroso y extremadamente ineficaz.

- De esta manera el agua propulsada esté a mayor presión debido a la profundidad, y la hélice del túnel 'agarrará' con más fuerza sin efectos de deslizamientos, lo cual aumentará el rendimiento del montaje.

Como norma podríamos decir que la parte superior del túnel debe quedar como mínimo a una distancia de la superficie de al menos medio diámetro de este túnel. Quedarse en ¾ de esta distancia es norma común. Tenga presente que en esloras pequeñas esta distancia puede ser de solo 8 ó 10 centímetros, y en un puerto con olitas esto puede hacer que la hélice entre y salga del agua debido a este movimiento, produciéndose succión de aire. Por ello en esloras pequeñas a pesar de lo dicho, no deberíamos bajar de los 15 centímetros hasta la línea de flotación.  

La longitud del túnel

Al aumentar ésta también aumenta la resistencia hidrodinámica de la masa de agua propulsada dentro del túnel debido a las fricciones sobre la pared del tubo que harán disminuir la velocidad y la efectividad del montaje.

En el extremo contrario, cuando el túnel se ha instalado casi al borde de la parte inferior de la carena, la longitud de la sección inferior del túnel puede llegar a ser muy corta, lo cual tampoco es correcto, pues se pueden producir fenómenos de cavitación al no existir una conducción para esta parte de la masa de agua. Esta cavitación actúa también en detrimento del rendimiento además de contribuir al ruido generado al ponerse en marcha.

Al menos debemos dejar entre la parte inferior del túnel y el borde de la carena inferior una distancia mayor de 1/3 del diámetro del túnel, aunque si el túnel tiene una longitud adecuada este valor no es tan importante.

Por todo ello, la longitud adecuada puede estar comprendida entre 2 y 4 veces el diámetro del túnel. O sea, si estamos montando un túnel de 30 centímetros de diámetro, la longitud media del túnel debería estar entre los 60 y 120 centímetros. En algunos barcos hemos visto instalaciones de túneles que llegan a 6 veces el valor del diámetro, lo cual conduce a pérdidas importantes debido a los efectos de fricción.

El túnel con los barcos de planeo

Cuando montamos una hélice de proa en una motora con capacidad de planeo, está claro que a altas velocidades la proa quedará fuera del agua lo cual es una ventaja importante pues desaparecerá la resistencia que ofrece el túnel durante la navegación. Si no fuera posible, el asunto no es prioritario pues se puede perfilar la carena del barco en su unión con el túnel para desviar el flujo del agua y que desaparezca de forma casi completa las pérdidas y rozamientos en esta zona.

No está de más comentar que en un barco a motor, si en la posición elegida debemos cortar la obra viva en mitad de un redán o escalones de planeo, no tiene por qué suponer problemas y simplemente laminaremos el túnel para reforzar la zona en que se estratifica este con el casco.

Marcar y cortar la obra viva

Comienza el montaje que no es tan complicado... Una vez definido el punto central del eje de corte, debemos trasladar estas medidas a la amura contraria y hacer dos perforaciones con un taladro que nos servirán de puntos guía para cortar los dos huecos por los que debe introducirse el túnel. Debemos tener presente que estamos cortando una superficie curva y por tanto la solución dista mucho de utilizar un compás para trazar un círculo del diámetro del túnel sobre la obra viva. Lo mejor es utilizar una gran corona del diámetro del túnel guiada por un eje largo que atraviese estos dos centros previamente marcados y perforados.

Probablemente no tengamos una corona de tan importante diámetro. Por ello, lo primero que debemos hacer es trazar sobre la carena la línea a recortar, que será la proyección del túnel sobre la superficie de la carena. Para ello podemos hacernos un sencilla herramienta con una madera rectangular, en cuyo lado pegamos un eje guía y a una distancia del radio del túnel pegamos un tubo hueco por el que pueda deslizar adelante y hacia atrás el rotulador que marca la proyección.

O más sencillo aún… Doble un alambre en forma de ‘U’ con uno de los lados suficientemente largo para que pueda atravesar las dos perforaciones de las dos amuras y actuar como eje de giro. Una imagen vale más que mil palabras…

El corte lo podemos hacer con una caladora o con una fresadora como vemos en las fotos anteriores, o incluso a base de hacer muchas perforaciones que luego unamos entre sí, para sacar la pieza, aunque en este caso tendremos que perder tiempo en lijados para regularizar el corte. Con la corona o la fresadora, la ventaja es que el espesor del casco tendrá el ángulo de corte perfecto para que el tubo encaje como anillo al dedo, y esté listo sin más trabajos para proceder al laminado.

Suavizar las aristas para facilitar el flujo laminar

Una vez estratificado el tubo a la carena, llega el turno de suavizar los ángulos de unión entre túnel y la carena. El radio de curvatura del este "suavizado" debería estar en torno a un 10% del diámetro del túnel. ¿Por qué?

El agua es 'pesada'  y densa y al moverse a gran velocidad, se ve sometida a fuerzas inerciales y por ello los cambios bruscos de dirección, como ocurre en las líneas de flujo en una esquina con el ángulo recto, producen inevitablemente zonas de fuerte turbulencia. Al entrar las líneas de agua de forma más suave se evitan las turbulencias y posibles problemas de cavitación, además de disminuir el ruido en funcionamiento debido a la cavitación y a los flujos turbulentos. Vaya por delante que las turbulencias, cavitaciones y ruidos van en detrimento del rendimiento y penalizan fuertemente la eficacia del montaje. Además la cavitación que golpea contra la hélice deteriora el material de la hélice además de hacer decaer las prestaciones al disminuir el empuje.

Al redondear las aristas de entrada del túnel, se facilita la entrada de agua desde las zonas adyacentes a la carena, lo que crea un vacío en esas áreas que contribuye a empujar y reforzar el par de fuerza generado por el empuje. El efecto no es en absoluto despreciable y puede suponer un refuerzo de hasta un 40% de la fuerza total. En el gráfico se aprecia como las líneas de agua alcanzan el túnel de forma ordenada evitando problemas de cavitación.

Sin embargo, si estas aristas no está redondeadas, las líneas de agua no son capaces de "seguir" la pared por simples fenómenos de mecánica de fluidos, relacionados con el desprendimiento de capas límites en los que la inercia tiene mucho de decir, y como consecuencia de ello, el diámetro efectivo del túnel se ve reducido además de desaparecer el fenómeno de succión por vacío que hemos descrito.

Para poder redondear debidamente estas esquinas, debemos laminar una buena cantidad de material de modo que al lijar y eliminar material en el vértice, para lograr estas formas suaves, no se vea comprometida estructuralmente la solidez de estas uniones. En un túnel de unos 20 centímetros de diámetro, el radio de curvatura debería ser de al menos 2 centímetros o mejor 3 centímetros para alcanzar un 15%, lo cual obliga a un lijado importante que debemos tener presente para que la unión tubo-casco no quede debilitada.

Deflectar o vaciar

Para evitar durante la navegación la resistencia hidrodinámica creada por la proyección el agujero del túnel sobre el plano perpendicular al avance existen dos posibles soluciones; o bien creamos un deflector delante del túnel, o aún mejor, creamos un vaciado en la parte posterior del túnel para que las líneas de agua sean empujadas suavemente de nuevo hacia las líneas de la carena del barco.

La profundidad de este vaciado será realizado de tal forma que alcance la proyección vertical de la parte anterior del túnel. El eje de simetría de este vaciado en forma de "leva" debe tener una inclinación de unos 10º pues en esta zona de la proa el flujo del agua es ligeramente descendente.

En barcos a motor la inclinación podría ser la contraria para corregir el cambio de asiento del barco a velocidad de crucero, siempre que el túnel quede dentro del agua (en barcos de desplazamiento). Naturalmente en planeadoras que saquen el túnel del agua en régimen de crucero esto no es relevante.

En motoras que naveguen a mucha velocidad, la creación de un deflector ( o "spoiler") delante del túnel reducirá mucho las pérdidas por resistencias hidrodinámicas. Este spoiler desviará el flujo del agua fuera de la apertura del túnel. La dimensión del spoiler será tal que no nos deje desde la parte frontal ver la parte posterior del túnel.

Para ello, una vez introducido el túnel en el casco, dejaremos un recorte sobrante en el túnel que nos servirá de soporte y anclaje para el deflector moldeado con capas de resina y vibra de vidrio, finalmente relleno con masilla.

La solución más efectiva está en combinar ambos métodos, haciendo un poco de vaciado en la parte posterior del túnel y moldeando un deflector menor en la parte delantera del túnel, de modo que el flujo de agua no se vea interrumpido por la existencia del túnel.

El esquema más adecuado es el de la cuarta figura, aunque muchos instaladores se quedan con el de la tercera figura, pues requiere menos trabajo al ser más fácil moldear un deflector que hacer también un vaciado con forma parabólica. El 1º esquema es un desastre. El segundo es mejor que el tercero. El cuarto es el perfecto pues el deflector puede ser un poco más pequeño debido al vaciado posterior,  y esta deflexión genera menos resistencia hidrodinámica.

Alimentación eléctrica con o sin baterías

Los motores de las hélices de proa son muy potentes y es normal que consuman 2, 3 o incluso 4 Kilowatios de potencia (o aún más) lo cual supone un gasto de energía eléctrica muy importante. Por esta razón la mayoría van alimentadas por baterías dedicadas que se montan en la zona de proa para que los cables sean lo más corto posibles y por tanto no haya pérdidas por caídas de tensión debido a las fuertes corrientes en amperios que han de circular por los cables de alimentación. A partir de 15 o 16 metros de eslora es normal que la hélice vaya a 24 voltios y por ello se suman dos baterías de 12 y a su vez puede ser necesario poner un grupo más de 2 sumadas y en paralelo con las primeras. En total para potencias de más de 4 Kw las baterías de la hélice de proa pueden ser 4 o más.

Sin embargo este esquema de alimentación eléctrica puede simplificarse en muchos barcos ya que la mayoría llevan parques de baterías de servicio que suelen ser bastante más potentes que la posible batería que dedicáramos al propulsor de proa.

Alimentar con Baterías dedicadas para la hélice de proa

-   Para ello debemos comprar una o dos baterías nuevas para poner en paralelo al lado de la hélice y disponer de potencia suficiente y acorde con el consumo del motor.

-   La ventaja reside en que la batería estará a menos de un metro de distancia del motor, con lo cual la caída de tensión en el cable debido al fuerte amperaje será pequeña.

-   Baterías dedicadas, implica embarcar 20 ó 40 kilos o 100 Kg de peso extra en la proa. Además tendremos que preparar unas cajas de baterías que ocupan lugar y buscar o habilitar una superficie horizontal en donde instalarlas y fijarlas para que no se muevan durante los pantocazos.

-   Utilizar unas baterías dedicadas para la hélice de proa implica tener previsto un cargador de baterías y una salida del alternador con un separador de cargas para que esta batería esté siempre bien cargada y en condiciones de funcionar. Esto implica un gasto extra.

-   Una batería dedicada es un nuevo elemento en el sistema que debemos mantener y pasados unos años debemos reponer, pues la vida de una batería no suele pasar de 5 ó 6 años salvo que la cuidemos muy bien.

Alimentar con el parque de baterías de servicio

-   Salvo el problema de la caída de tensión por tener que tirar unos cables más largos, todo son ventajas. En un barco de recreo, de pongamos 12 metros de eslora, normalmente las baterías de servicio no están justo en popa y por tanto la distancia desde el parque hasta el túnel de proa puede ser de 7 u 8 metros como máximo. Lo único que debemos hacer para que todo vaya bien es utilizar una sección de cable de cobre más generosa. El cable será algo más caro pero compensará el resto de complicaciones de montaje.

-   Evitamos meter más peso en el barco y complicaciones en el sistema de carga de baterías, y además ganamos espacio.

-   La capacidad de energía almacenada en un parque de baterías de servicio y su máximo amperaje de trabajo es normalmente mayor a la de una o dos baterías dedicadas para la hélice de proa.

-   Para unos 7 metros de cable y un motor de 2 Kw debemos utilizar una sección de 50 a 70mm2 para que no se produzcan caídas de tensión. Si el motor es de 3,5 Kw la sección debe ser del orden de 90mm2. Estamos hablando se sección y no diámetro. Un cable de por ejemplo 90 milímetros de sección tiene un diámetro de cobre de un centímetro (Ojo de cobre, no de funda).

El mando de la hélice de proa

Los hay con botones o con un joystick. Lo suyo es montarlo en el puesto de gobierno pues la hélice de proa se utiliza junto con el timón y el motor principal de la embarcación. Los cables de mando que van hasta el túnel son de pequeña sección, 1mm de sección es suficiente, pues su único cometido es activar el relay de potencia.

Es interesante, aunque no imprescindible, que este relay de potencia, también llamado contactor, esté controlado por un pequeño relay llamado de "consentimiento" y que se activa al dar contacto al motor principal y permite el funcionamiento del relay de potencia. La idea es que la hélice de proa que consume mucho solo pueda funcionar con el motor principal en marcha.

Es el modo normal en el que están cableados la mayoría de los barcos. Personalmente y si somos responsables y conscientes de nuestra instalación, creo que es innecesario, pues complica la instalación e introduce un nuevo elemento susceptible de fallos.

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