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Reforma del sistema de propulsión del catamarán Mascalzone

a rocky cliff with water and a mountain in the backgroundEste catamarán fue construido en Estados Unidos en el año 1999 por el equipo de regatas Stars&Stripes con unos estándares muy altos de calidad y equipamiento. Vino a Valencia con motivo de la Copa América en el año 2007 de mano del equipo Mascalzone Latino, quien lo vendió en el año 2010 a la empresa de excursiones marítimas Mundo Marino, para realizar actividades turísticas en la Comunidad Valenciana. De ahí su nombre actual Mascalzone.

Se trata de un barco muy ligero de 14 m de eslora y 6 m de manga que originalmente tenía instalados dos motores Detroit Diesel 671Ti que ofrecen una potencia de 315 cv cada uno, consiguiendo una velocidad punta de 30 nudos.

Su función era transferir a gran velocidad tripulaciones y avituallamiento, así como remolcar los barcos de regatas en las maniobras de entrada y salida del puerto.

Se caracteriza por una gran estabilidad, excelente maniobrabilidad, y una cubierta amplia y despejada. El punto débil, era la complejidad y el coste de mantenimiento debido a los motores de fabricación americana.

Para reducir costes, al comprar el barco se optó por sólo reacondicionar los motores originales usando juegos completos de recambios, disponibles a muy buen precio en Estados Unidos. La ventaja de este modelo de motor es que apenas ha variado desde que empezó a fabricarse en los años ’40, y la mayoría de los componentes valen para un gran abanico de versiones, por ejemplo los pistones son idénticos para todos los modelos de 2 a 12 cilindros, ya sea un 6 en línea como es el caso, o el V10 por ejemplo. Entre otras peculiaridades, estos motores de dos tiempos pueden funcionar con giro a derecha o a izquierda, y con muy pocas modificaciones pueden incrementar su potencia para uso intermitente.

Después de sacar los dos motores al taller y dejarlos como nuevos, el barco entró en servicio en el año 2012 ya con toda la documentación en regla, y ha estado operando desde el puerto de Denia con mucho éxito durante varias temporadas de verano.

Se demostró que son motores fiables y con buenas prestaciones, motivo por el cual a día de hoy se siguen encontrando estas unidades en embarcaciones de recreo, así como en vehículos pesados y todo tipo de maquinaria alrededor del mundo.

Todo cambió tras la visita al METS en noviembre del 2018 en la que se dieron a conocer varias opciones de remotorización muy competitivas para este tipo de embarcación, incluyendo fabricantes de motores conocidos como son IVECO (italiano) ofreciendo paquetes Diesel – Eléctrico – Hidráulico – , otros menos conocidos como BETA (británico) con sistemas Diesel – Eléctrico, incluso fabricantes de generadores y baterías, como MASTERVOLT (holandés) que también ofrecen opciones de propulsión eléctrica.

Desde un inicio se descartó la opción puramente eléctrica por la limitación de autonomía, teniendo en cuenta que se trata de un barco de uso profesional que tiene que cumplir con unos horarios y unas distancias de navegación que harían inviable el almacenamiento de tanta energía eléctrica a bordo. Pero las opciones híbridas son todas ellas bastante competitivas en comparación con sistemas de propulsión convencionales.

A raíz de esto se hizo la consulta a la Capitanía Marítima de Alicante para proceder con la reforma del barco, clasificado como buque de pasaje GRUPO I CATEGORIA G. Llegado a este punto surgieron varias complicaciones en lo que se refiere al proyecto y los requisitos administrativos, por lo que se optó por realizar un estudio previo de viabilidad por parte de la Universidad de Cádiz, que dispone de un departamento dedicado a la investigación de eficiencia energética en el transporte marítimo.

El primer paso fue realizar un estudio de los motores originales, que como bien sabemos tienen unos niveles de ruido, consumo y contaminación elevados; y se hizo una comparativa con dos opciones. Dos motores diesel modernos convencionales, y la mejor opción de las tres versiones híbridas que se habían planteado usando un único motor diésel, otro eléctrico, y un sistema de distribución hidráulica, y el resultado fue contundente.

La mejora obtenida mediante la remotorización con los motores diesel modernos supone una mejora extraordinaria con un coste muy contenido. ofreciendo reducción de peso, espacio, vibraciones, ruidos, consumos y sobre todo menos contaminación.

No sólo la producida por la propia propulsión, sino especialmente por los mantenimientos que pasan de tener una frecuencia recomendada de 50 hrs a 250 hrs y con muchos menos materiales (aceite, filtros, etc).

Desgraciadamente la opción de motorización híbrida, aunque parecía más atractiva a priori, terminó siendo igual de eficiente que la anterior, para el uso intensivo de este tipo de embarcaciones, debido a que finalmente la energía necesaria para propulsar el barco sigue procediendo de un motor de combustión que tiene que estar en funcionamiento casi de forma permanente para mantener la carga de las baterías.

Los motores elegidos son base MITSUBISHI y se mariniza en España por la marca SOLE DIESEL, es un motor convencional diésel de 4 cilindros y 160 cv que se caracteriza por su fiabilidad.

Es un 400% más eficiente que los motores originales y su potencia es más adecuada al uso real de la embarcación que navega con turistas a una velocidad óptima de 10 nudos pudiendo alcanzar la velocidad máxima de 18 nudos durante los traslados en lastre.

Para la reforma fue necesario presentar el proyecto visado, un seguimiento de obra por parte de la inspección marítima, repetir la prueba de estabilidad, y finalmente realizar las pruebas de mar pertinentes.

La reducción de peso fue muy significativa, casi del 8% del peso en rosca, que fue muy favorable ya que la mayor limitación que tenía este barco para el transporte de pasajeros era el francobordo, que aumentó en casi 50cm. Así como la aceleración y la maniobrabilidad que también mejoraron sustancialmente. En una segunda fase está previsto solicitar la ampliación de 30 a 36 plazas mas los 2 tripulantes.

Afortunadamente al reducir la potencia y el peso, la mayoría de las instalaciones existentes como fueron los escapes, la ventilación, el escantillonado de las bancadas de los motores, los sistemas de suministro de combustible y agua de refrigeración, se mantuvieron originales.

Sólo se cambiaron las líneas de ejes por unas de menor diámetro, incluyendo el eje, la bocina, y la hélice adecuada para la nueva potencia:

Escantillonado de los ejes

Cada motor diésel a instalar tiene una potencia de 160,5 hp (118 kW), gira a 2.300 rpm con salida a una reductora de reducción 2,08:1 (el eje gira a 1.106 rpm). Cada línea de ejes constará de un eje de acero inoxidable AISI 316 de 45 mm diámetro como mínimo y 3.250 mm de longitud.

Instalación de los ejes

Primeramente se desmontó toda la línea de ejes que estaba compuesta por un sistema de cardan (AQUA DRIVE), un cojinete de empuje, y un tramo horizontal de eje donde estaba la bocina, el casquillo y la hélice. Ver figura 8.

diagram

(Cálculo del eje según Lloyd’s (Lloyd’s SSC, Parte 11, Capítulo 2, apartado 4.4.7): Con: A = 0,71 para ejes de acero inoxidable austenítico AISI 316. P = potencia en kW. R = revoluciones por minuto del eje.)

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