(NOTA: Este artículo fue publicado originalmente en mi antiguo blog Esqueria en enero de este año. Paulatinamente iré trasladando, del blog a esta web, los artículos más interesantes.)
Los sistemas de propulsión tipo pod consisten en una hélice directamente acoplada a un motor eléctrico, encapsulado en una pieza hueca con forma hidrodinámica (el pod propiamente dicho); esta pieza tiene un movimiento azimutal de 360º que dota al barco de la necesaria maniobrabilidad (con lo que no se necesita la instalación de timón).
En cuanto al empuje que dan, pueden ser tractores (la hélice queda a proa del pod) o empujadores (la hélice a popa del pod). Algunos modelos llevan dos hélices en el mismo eje, una a cada extremo del pod. Como digo, la hélice está directamente acoplada al motor, y se consigue la variación de velocidad mediante variadores de frecuencia.
Una imagen vale más que mil palabras:
En el siguiente vídeo time-lapse se puede ver el ensamblaje de uno de ellos: cómo se introduce el estátor del motor eléctrico dentro del cuerpo del pod; las conexiones eléctricas; el rótor con la chumacera de empuje acoplada en un extremo, y el eje de la hélice en el otro.
Ventajas e inconvenientes
Las ventajas objetivas de este sistema (en comparación con una propulsión convencional eje-hélice más timón) son principalmente:
- Se consigue dotar al barco de una maniobrabilidad excelente
- Versatilidad (diferentes modelos a escoger; y varias opciones en cuanto a su posición en el casco: dos a popa, tres a popa, dos a popa y uno a proa…)
- Posibilidad (casi obligación) de una instalación diésel-eléctrica
- Menor empacho (el empacho es el volumen «perdido» debido a las diversas instalaciones de equipos)
- Menores vibraciones
Digo que son ventajas objetivas porque, por otro lado, los fabricantes insisten en ventajas adicionales (aunque no conozco ningún estudio que corrobore estas hipótesis):
- Se mejora el rendimiento propulsivo
- Se mejora el consumo (y por tanto se reducen las emisiones contaminantes)
- Se reduce el peso (es cierto que el peso del pod es menor que el del conjunto motor-eje-hélice-timón; pero es difícil comparar el conjunto, ya que por otro lado la instalación de motores auxiliares y generadores será mayor en el caso de la instalación de pods)
Por contra, la instalación de pods tiene ciertos inconvenientes:
- Mayor complejidad frente a un conjunto motor-eje-hélice
- Mayor inversión inicial
- Mayores costes de mantenimiento
- En particular, para el mantenimiento se está atado al servicio técnico del fabricante
- Potencia limitada (el modelo más potente da unos 27MW, esto son 37.000 CV); la configuración típica requiere como mínimo la instalación de 2 pods, incluso más en función de la velocidad que se quiera alcanzar
Desde el punto de vista del diseño, la ventaja más relevante es la referida a la instalación diésel-eléctrica asociada, como vamos a ver.
Una propulsión convencional (sea con una o con dos líneas de ejes) condiciona la disposición general del barco, según la siguiente secuencia:
- Se define la posición de la hélice (o las hélices, si son dos)
- Se define la línea de ejes (con poco ángulo de inclinación, y no excesivamente larga)
- Con eso tenemos determinada la posición del motor
- Construimos la cámara de máquinas alrededor del motor
- Además por encima del timón tenemos que prever el espacio necesario para el local del servo
De esta manera tenemos poca flexibilidad en el diseño.
Con los pods pasa todo lo contrario. Funcionan con un motor eléctrico, y el único equipo cuya posición está predeterminada (justo encima del pod) es el mecanismo (puede ser eléctrico o hidráulico) que da el giro azimutal al propulsor. Pero la alimentación al motor eléctrico podemos hacerla como queramos. Lo habitual (y más racional) es diseñar una instalación diésel-eléctrica, que consiste en un conjunto de grupos generadores diésel funcionando constantemente (aunque no tienen por qué estar todos a la vez funcionando), cuyos alternadores generan la energía eléctrica que van demandando los equipos y servicios; entre ellos, los motores eléctricos de los propulsores. De esta manera la instalación eléctrica en general se puede optimizar integrando todos los consumidores eléctricos a bordo, y no solo el propulsor. Las ventajas de esta instalación son muy claras:
- La instalación eléctrica es más racional y los consumos se optimizan fácilmente
- La cámara de máquinas, donde están los generadores y equipos asociados, puede estar situada en cualquier lugar del barco; la flexibilidad para definir la disposición general es total
Esta son las razones principales por las que los pods se han convertido en un sistema de propulsión habitual en los grandes barcos de crucero (entre otros muchos, el Queen Mary 2 o los de la clase Oasis).
La elevada maniobrabilidad que otorgan (y la facilidad de integración con un sistema de posicionamiento dinámico) los convierten en una buena opción para instalar en rompehielos y en barcos oceanográficos.
Algunos modelos de pods
A continuación se muestran algunos ejemplos de pods. (Para más información, en las webs enlazadas hay multitud de datos, fotos y figuras; en particular, en la web de Siemens hay una excelente animación descriptiva del sistema.)
Azipod de ABB, los pioneros:
Sistema eSIPOD de Siemens:
El LHD Juan Carlos I lleva precisamente este sistema, como nos muestran los de Siemens en este vídeo (más narrativo que descriptivo, y que que solo he encontrado en inglés).
Los diferentes modelos de ABB, RR y Siemens se suministran con potencias que van desde los 5MW (6.800 CV) hasta los 27MW (37.000 CV).
Pods de menor tamaño
Además de estos tres gigantes tecnológicos, otras empresas fabrican sistemas pod no tan sofisticados, algunos de ellos enfocados a la náutica de recreo. Por ejemplo:
Pods de Electric Marine Solutions, con potencias entre 250 y 3.500 kW (340 a 4.700 CV):
AZIPROP de Fischer Panda, con una potencia de 10 kW (14 CV):
Pods de Echandia Marine, con potencias entre 125 y 280 kW (170 a 380 CV):
Todos los pods están diseñados para barcos de desplazamiento, pero este fabricante (Echandia) tiene algunos modelos adecuados para embarcaciones de planeo, que además pueden pivotar verticalmente para favorecer el trimado óptimo, y elevarse o bajarse (de manera que durante el planeo el pod trabaja cerca de la superficie para disminuir la resistencia al avance, y a bajas velocidades el pod desciende para incrementar la maniobrabilidad).
La empresa austríaca Kräutler fabrica unos pequeños pods de entre 0,8 y 2,8 kW (1 a 4 CV), cuyo sistema de fijación permite varias configuraciones en lanchas y veleros (algunas se pueden ver en la imagen siguiente): por debajo del casco como un pod convencional; intra-fueraborda con salida por popa; incluso fueraborda. Además se le pueden acoplar distintos modelos de hélice, p.ej. una hélice plegable para veleros.
Los que no son pods
No deben confundirse con los pods otros tipos de propulsores azimutales, que pueden estar movidos por un motor eléctrico o hidráulico situado por encima de la hélice, pero dentro del casco, con lo que la transmisión es en «L» o incluso en «Z»; por ejemplo los siguientes:
- Propulsor azimutal de Masson, con motor eléctrico, de unos 300 kW:
- Propulsor azimutal de Schottel (los rangos pueden ir de 1.000 a 4.000 kW):
- Propulsor azimutal de Reintjes (rangos de 300 a 2.000 kW):
En estos tres casos se puede ver que el motor está dentro del casco, y existe una transmisión en «L» con sus correspondientes engranajes (que es lo que hay realmente dentro de la cápsula exterior). Poco que ver, pues, con los otros pods.
Este mismo sistema, y no pods (por mucho que se empeñan en llamarles así) son los IPS de Volvo Penta y los Zeus de Cummins, tan en boga desde hace unos años por sus excelentes prestaciones. Estos sistemas no son más que un intra-fueraborda al que han añadido el giro azimutal y un soporte con forma hidrodinámica.
Información adicional:
- En esta tesis (de 2007) hay una completa explicación y comparación del funcionamiento de los Azipod de ABB y los Mermaid de Rolls-Royce
- En este documento de ABB hay una lista con los más de 100 barcos que llevan Azipod instalados
(Todas las imágenes obtenidas de catálogos comerciales.)
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