1.2 Potencia y velocidad de los motores de barcos eléctricos

En el siguiente video y en el artículo encontrará información sobre la potencia en embarcaciones de desplazamiento (motores y veleros), así como de planeadores, semi-planeadores y voladores.

La potencia depende de su barco y de su estilo de navegación. En veleros aerodinámicos o barcos de varios cascos, a menudo se necesita menos potencia para una buena maniobrabilidad que en un barco de acero de un solo casco. Si solo busca un motor auxiliar (motor de calma) para atracar y desatracar, ya se necesita menos potencia. En los barcos de planeo y semi-planeo, en cambio, se necesita claramente más potencia, aunque aquí el cálculo es un poco más complejo.

El término potencia mínima es la potencia específica para cada barco que necesita para navegar con buena maniobrabilidad. Esto se ve principalmente influenciado por el peso. Cuanto más pesado sea un barco, mayor debe ser necesariamente la potencia del motor. Otros factores son la corriente y las influencias climáticas, así como la forma del casco.

La velocidad máxima depende principalmente de su barco y no realmente del motor. Un motor eléctrico puede llevar su barco a la misma velocidad que un motor de combustión sin problemas. 

A altas velocidades, sin embargo, la demanda de energía también es muy alta. Si tiene un barco con una forma de casco adecuada para el planeo y ha montado un motor lo suficientemente potente, por supuesto, también puede alcanzar el planeo con su barco.

Se diferencia entre desplazador, semi-deslizante y deslizante. En modo desplazador, se necesita la menor cantidad de energía. Por ejemplo, aproximadamente 0,5 kW por tonelada de peso del barco son suficientes para llevar un barco al 70 % de su velocidad de casco. Hasta una velocidad de aproximadamente el 80 % de la velocidad de casco, la demanda de energía es relativamente baja. Luego, el consumo de energía aumenta rápidamente, sin que el barco se vuelva significativamente más rápido.

Para duplicar la velocidad, se necesita aproximadamente ocho veces más potencia. Por esta razón, se recomienda prestar atención a una velocidad económica, especialmente en motores eléctricos, para lograr un tiempo de navegación más prolongado. A menudo, esta velocidad incluso supera el límite de velocidad regional. Si coloca la palanca sobre la mesa, su desplazador solo aumentará ligeramente su velocidad, pero consumirá exponencialmente más energía. Esta relación se puede observar claramente en el siguiente gráfico:

Fundamentalmente, se distingue entre las formas de casco de los barcos entre desplazador y planeador. También existe la forma intermedia de un semi-planeador y, desde hace poco, el volador.

En los barcos de desplazamiento, recomendamos aproximadamente 2 kW de potencia por tonelada de peso del barco para garantizar una buena maniobrabilidad de su embarcación. Si navega cerca de la costa o en aguas con fuertes corrientes, incluso recomendamos 3 kW. Si solo utiliza el motor como motor auxiliar, también puede usar un motor más pequeño. Sin embargo, en ese caso, recomendamos al menos 1 kW de potencia por tonelada de peso del barco.

Un desplazador es un barco que desplaza permanentemente exactamente la misma cantidad de agua que su peso. Ningún desplazador puede superar la velocidad del casco, es decir, adelantar la ola generada por la proa mientras navega. La velocidad del casco depende exclusivamente de la longitud de la línea de flotación del barco. Cuanto más larga sea, mayor será también la velocidad teórica del casco.

Fundamentalmente, cada barco en reposo o a baja velocidad se comporta como un desplazador. Sin embargo, un planeador es capaz, gracias a su forma de casco, de levantarse del agua y deslizarse sobre ella a medida que aumenta la velocidad. Para deslizarse, es ventajoso tener un casco liso y alargado y una popa ancha. En este caso, se supera ampliamente la velocidad del casco, ya que al levantarse del agua también se elimina la resistencia del agua. La velocidad máxima de un planeador está limitada tanto por la potencia del motor como por la resistencia del aire.

El peso del barco es el principal factor relevante para dimensionar la potencia del motor. Si se desea alcanzar la navegación a planeo con un barco, es aún más importante conocer el peso aproximado de su barco. Si desea saberlo con precisión, también puede utilizar una balanza adecuada. Por ejemplo, se puede usar una balanza de grúa.

El peso de su barco en estado cargado debe incluir todo el peso del equipo y las personas. Un punto de referencia importante es el peso en vacío de su barco. A partir del número máximo de personas, luego suma el peso de las personas (valor de referencia = 75 kg por persona). También debe considerar otros componentes como el motor, las baterías y el ancla. Finalmente, estime el peso del resto del equipo en su barco. También puede contar con un margen de seguridad adicional.

Para la navegación en planeo se necesita significativamente más potencia del motor que en la navegación a desplazamiento. Es importante que su barco tenga una forma de casco adecuada para el planeo. Además, su barco debe ser lo más ligero posible, o tener poca carga, ya que la potencia también depende en gran medida del peso del barco. Dado que la transición al planeo depende en gran medida de la forma del casco del barco y no podemos tener en cuenta esto de manera precisa en el cálculo, esto es solo un valor orientativo.

El valor está establecido muy bajo y se calcula en base a la potencia necesaria para alcanzar 2,8 veces la velocidad del casco, donde un barco normalmente pasa al estado de planeo. Valores orientativos más conservadores son de 50-70 CV por tonelada de peso del barco, que se necesitan para el planeo. Queremos darle una primera visión general de qué motores y fabricantes existen en este ámbito y le asesoramos con gusto en su proyecto individual.

La transición a la navegación a planeo ocurre a aproximadamente 2,8 veces la velocidad del casco, lo que, por supuesto, varía según el barco. Por lo tanto, los barcos con una velocidad de casco más baja alcanzan el modo de planeo más rápidamente. El récord mundial actual para el barco eléctrico más rápido es de 142,6 km/h. Esto se ha logrado, por supuesto, con un barco especialmente modificado y en una pista de pruebas. Sin embargo, ya se están produciendo barcos eléctricos de serie que pueden alcanzar casi 50 nudos, es decir, 92,6 km/h. Como puede ver, también puede navegar más rápido que lo permitido por la policía con un motor eléctrico. Sin embargo, para excursiones en barco más largas, se recomienda una velocidad moderada. Además, también se aplican las regulaciones de velocidad en las aguas.

Además, existen cascos semideslizantes, que son una forma intermedia entre los desplazadores y los deslizadores. Los semideslizantes son capaces de "subir" sobre su ola de proa y superarla parcialmente. De este modo, pueden alcanzar velocidades de 2 a 2,5 veces la velocidad del casco. Sin embargo, no pueden pasar completamente a la navegación deslizante. La idea detrás del concepto de los cascos semideslizantes es que se logran velocidades más altas con el mismo consumo de energía.

Si tiene un barco deslizante, entonces debería navegar ya sea en modo desplazador o en modo deslizante. La navegación semideslizante es muy poco económica, ya que se forma una gran ola de proa que ofrece una gran resistencia a su barco. Si su barco no es adecuado para deslizarse, o si la potencia del motor no es lo suficientemente alta, entonces no podrá superar esta ola de proa y la empujará delante de sí.

En la navegación semideslizante se pierde mucha energía y su barco solo se vuelve ligeramente más rápido. En los barcos eléctricos, el consumo de energía aumenta drásticamente, lo que reduce su alcance o tiempo de navegación de manera extrema. Además, con esta gran ola, molesta a otros navegantes y deportistas acuáticos y puede dañar las estructuras de la costa.

La categoría más nueva en esta sección de formas de casco son los “Voladores”. Los barcos cuentan con foils (patines) que mantienen y estabilizan el barco en el agua. El barco se eleva del agua a medida que aumenta la velocidad y solo es sostenido por los patines en el agua. El barco no toca el agua repetidamente como en la navegación a vela, sino que también vuela sobre olas más grandes. Por lo tanto, parece que el barco está volando.

El motor generalmente se encuentra bajo el agua y proporciona la propulsión. Para la fase de transición al vuelo, se necesita temporalmente mucha potencia. En el Candela 7 (aproximadamente 1,700 kg de carga), se requieren temporalmente alrededor de 50 kW para hacerlo volar. Luego, durante la fase de vuelo, solo se necesitan 5 kW por hora para llevar el barco a una velocidad de 22 nudos (30 nudos como máximo). Esto hace que el barco sea aproximadamente 10 veces más eficiente que un barco de deslizamiento convencional. El foiling, por supuesto, ya existe desde hace tiempo en veleros y tablas de surf. Gracias a la última tecnología y software, el foiling también estará disponible en barcos y ferris más grandes en el futuro, cambiando fundamentalmente la movilidad en el agua. Los barcos más conocidos son los de Candela de Suecia.