Velero: 1977, Islander 32 con base en East Greenwich Rhode Island, EE. UU.

Velero: 1977, Islander 32 con base en East Greenwich Rhode Island, EE. UU.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL BARCO Y EL MOTOR

El velero fue diseñado por el arquitecto naval Sr. Robert Perry. La eslora total del barco es de 31,96 pies / 9,74 m con una manga de11,08 pies / 3,38 m. El desplazamiento del bote es de 10,500 lb / 4,763 kg con un calado de 5.33 ft / 1.62 m. El nombre del astillero es Islander Yachts (EE. UU.).

A continuación, una vista general del velero.

Fig 1: Vista general del velero
Fig 1: Vista general del velero

El velero originalmente estaba propulsado por un Volvo MD7A. Se cambió en 2017 por un Yanmar 2YM15 que se compró usado en el estado de Washington. En ese momento, el motor tenía aproximadamente 100 horas de funcionamiento. El motor tenía al menos 10 años. El propietario hizo la repotenciación inicial con los soportes que venían con el motor, ya que “se veían bien”, como todavía lo hacen. Desde el principio, el propietario nunca estuvo satisfecho con su balanceo al ralentí, pero siempre creí que sus problemas estaban relacionados con algún problema del motor, no con los soportes.

El propietario del barco vive a bordo de un crucero solo sin ninguna otra persona a bordo durante los meses de julio y agosto. Navegando por la costa de Maine, hasta New Brunswick y el lado norte de Nueva Escocia. El propietario navega aproximadamente 1200 millas náuticas al año en promedio y dedica unas 140 horas al año a su motor. Un marinero experimentado de 77 años con una dilatada experiencia en mecánica y un taller envidiable.

LEVANTANDO EL MOTOR

El propietario del velero decidió que podía aliviar fácilmente el peso de este motor relativamente ligero colocando un cabrestante de cable desde los puntos de elevación del motor hasta la botavara del velero. Quitó la mayor parte del peso de la botavara sosteniéndola con una driza. Solo necesité levantarlo unos centímetros para quitar e instalar los nuevos soportes.

REEMPLAZO DE LOS SOPORTES

Una vez desconectado el acoplamiento de la transmisión, pudo levantar el motor sin desconectar ningún varillaje o conexiones de escape / enfriamiento.

Luego quitó el filtro de aceite, la tapa del limpiador de aire, la bomba de agua cruda, el filtro de combustible montado en el mamparo y el alternador.

Antes de levantar el motor, quitó todos los tornillos de sujeción que aseguraban los soportes a la bancada. Para esto utilizó diferentes herramientas como llaves flexibles que ayudaron a acceder a algunos de los pernos más ocultos. También un destornillador eléctrico agilizó el proceso.

El proceso de reemplazo de los silentblocks le llevó un par de días, trabajando completamente solo con el barco en su amarre. Afirma que “un hombre más joven podría haber hecho todo en un día”. Un ayudante que me entregara las herramientas también habría sido de gran ayuda… ”

El proceso de alineación fue como esperaba, habiéndolo hecho varias veces en el pasado. Como saben, es un proceso bastante tedioso, pero logró un resultado muy satisfactorio con una galga de espesores de .003.

VIDEOS DEL ANTES Y DESPUÉS

RELACIÓN ENTRE LA FRECUENCIA DE EXCITACIÓN DEL MOTOR Y LA FRECUENCIA DE RESONANCIA DE LOS SOPORTES

Un elemento suspendido tendrá una frecuencia de resonancia (también llamada frecuencia fundamental o frecuencia natural) siguiendo la siguiente formula.

Fig 4: Fórmula de la Frecuencia Natural.
Fig 4: Fórmula de la Frecuencia Natural.

Donde “k” es la rigidez del soporte del motor marino y “m” es la masa del motor marino.

El objetivo principal aquí es tratar de evitar cualquier coincidencia o proximidad entre la frecuencia de resonancia y la frecuencia de excitación del motor.

En el siguiente gráfico, la frecuencia de excitación del motor sería la línea amarilla y la línea azul oscuro sería el impacto potencial de esta excitación (también llamada curva de transmisibilidad). El peor de los casos sería si la línea amarilla coincide con el pico azul oscuro, en este caso el sistema estaría en resonancia lo que puede terminar rompiendo componentes del motor, soportes, transmisiones, … así que claramente algo a evitar.

Fig. 5: Gráfico/Curva de transmisibilidad.
Fig. 5: Gráfico/Curva de transmisibilidad.

La línea amarilla se desplazará de izquierda a derecha dependiendo de la velocidad de funcionamiento del motor, de ralentí bajo a ralentí alto.

Fig 6: Gráfico/Curva de transmisibilidad.
Fig 6: Gráfico/Curva de transmisibilidad.

Transmisibilidad 0 = means no transmission of vibrations, in other words. 100% de aislamiento.

Transmisibilidad 1 = means transmission of vibrations at 100%, in other words. 0% de aislamiento.

En el ejemplo anterior, el rango completo de velocidad de funcionamiento del motor estaría lejos de la resonancia, por lo que el sistema debería funcionar bien.

Uno de los peores casos sería el ejemplo anterior, motor en ralentí bajo que coincide con la frecuencia de resonancia. Cualquier proximidad al pico de resonancia se sentiría como una sacudida excesiva del motor y una vibración transmitida a la embarcación.

Fig 7: Gráfico/Curva de transmisibilidad.
Fig 7: Gráfico/Curva de transmisibilidad.

Entonces, en este punto, es evidente que cuanto más lejos esté el pico azul de la zona amarilla, mejor. La ubicación de la zona amarilla no se puede cambiar ya que es un valor fijo para cada motor.

Lo que se puede ajustar es la ubicación de la resonancia, los montajes más suaves moverían el pico hacia la izquierda y los más rígidos hacia la derecha.

Fig 8: Fórmula de la Frecuencia Natural.
Fig 8: Fórmula de la Frecuencia Natural.

Incluso si la resonancia más importante es típicamente la vertical, la realidad es que un motor suspendido tendrá un total de 6 frecuencias de resonancia.

Fig 9: Gráfico de transmisibilidad frente a rangos de velocidad de funcionamiento.
Fig 9: Gráfico de transmisibilidad frente a rangos de velocidad de funcionamiento.

¿Por qué 6? Porque el motor puede moverse en 6 direcciones diferentes, 3 direcciones de traslación (X, Y y Z) y 3 direcciones de rotación (cabeceo, balanceo y guiñada).

Fig 10: 6 Grados de Libertad de un motor.
Fig 10: 6 Grados de Libertad de un motor.

El objetivo principal es seleccionar los soportes del motor que mantengan las frecuencias de resonancia del motor como mínimo 2-3 veces por debajo del rango de velocidad de funcionamiento del motor.

SOPORTES DE MOTOR VIEJOS Y MAYOR RIGIDEZ

No importa el tipo de caucho, dureza, color, todos los elastómeros están compuestos por cadenas poliméricas. Las vibraciones crean un estrés y esfuerzo en la goma. Este estrés y esfuerzo crean una tensión en las cadenas poliméricas.

A lo largo de los años, las cadenas poliméricas están sometidas a muchos ciclos de tensión por deformación. Las cadenas poliméricas se romperán proporcionalmente al número de ciclos. En la imagen de abajo se representa una tabla de carga vs deflexión de dos soportes de motor marino, uno nuevo y el otro usado.

 

Curva carga-deflexión de un soporte nuevo y uno usado.

Curva carga-deflexión de un soporte nuevo y uno usado.

Como se indicó anteriormente, la deformación y la tensión causadas por las cargas dinámicas y las vibraciones en el elastómero, las cadenas poliméricas se rompen. Por lo tanto, el soporte del motor marino con la edad, muestra una menor cantidad de cadenas poliméricas para soportar la misma carga. Esto afecta a la desviación de la montura. Como se puede ver en el gráfico siguiente, con el tiempo, la deflexión del soporte del motor marino va de S1 a S2. Esto se debe a que las cadenas poliméricas restantes han resistido tanto como pudieron, pero obviamente se han deformado más.

Desde el punto de vista del aislamiento, debemos comprender que la rigidez de los soportes flexibles del motor juega un papel clave en el aislamiento. Pero, ¿cuál es la rigidez? La rigidez es la proporción entre fuerza y ​​desplazamiento. Es decir, la cantidad de fuerza que se necesita para proporcionar un desplazamiento o deflexión determinados.

La rigidez se representa con una línea de puntos de color marrón, que muestra la proporción o pendiente de la curva a una fuerza determinada (F1). La rigidez 0 es la rigidez de la nueva montura y la rigidez 1 es la rigidez de la montura usada. La rigidez de la montura usada es mayor que la nueva. La rigidez juega un papel importante en el aislamiento del motor. Determina la frecuencia de resonancia del sistema. Cuanto mayor sea la rigidez de la suspensión, mayor será la frecuencia natural, por lo que menor será el aislamiento. Entonces, en otras palabras, incluso si el motor se mueve más y el sistema muestra más elasticidad, se podría pensar que el motor está mejor aislado contra las vibraciones, pero el caso es todo lo contrario. Las vibraciones se sienten más altas que nunca.

Dado que el sistema es más elástico, las desalineaciones del eje son más pronunciadas.

RESUMEN

Cuando las monturas tengan cierta edad, su rigidez tendrá una alteración volviéndose más rígida. Cuanto mayor sea la rigidez, mayor será la frecuencia natural del sistema. Esto disminuirá el aislamiento de vibraciones. Como efecto paralelo, cuanta más movilidad tenga el motor marino, más deflexión exhibirán los soportes. Esto provocará una mayor tensión en el caucho, lo que provocará la ruptura de las cadenas poliméricas restantes. Creando una degradación autoalimentada.

Esto explica los videos a continuación.

NAVEGANDO EN LA COSTA DE MAINE, NEW BRUNSWICK Y EL LADO NORTE DE NUEVA ESCOCIA

El Sr. Leo Constantino es un marinero estadounidense que vive en East Greenwich Rhode Island, EE. UU. Un ayudante activo en los foros de Yanmar, ayudando a otros navegantes a solucionar problemas y encontrar la solución en su día a día. Un buen ejemplo de la hermandad que existe entre auténticos marineros.

Las aguas de navegación de Leo son la costa de Maine, New Brunswick y, a veces, el lado norte de Nueva Escocia. Para aquellos que estén interesados ​​en estas áreas de navegación, las siguientes páginas web pueden ser de interés:

https://www.cruiserswiki.org/wiki/Maine

https://www.cruiserswiki.org/wiki/Nova_Scotia

https://www.cruiserswiki.org/wiki/New_Brunswick