Consulta sobre inversor reductor

[Luis Martí]

Buenas tardes.

Vayan unas rondas para la parroquia. Tabernero, tenga la bondad de anotarlo en mi cuenta.

Ando enfrascado en la sustitución de nuestro Perkins 4108 por un motor notablemente más potente. El inversor/reductor, un ZF BW 7, soporta 100 Nm de entrada. ¿Cómo puedo calcular el par que impone al inversor una hélice concreta?. El ratio de desmultiplicación parece un elemento claro, pero el resto de variables.....

Doy por sentado que tendré que sustituir el inversor, pero me gustaría entender como intervienen los distintos parámetros.

Gracias por anticipado.

[bricol]

No seria mas logico mirar que par maximo te puede dar el motor y que la inversora sea capaz de transmitirlo

[bricol]

Ponte en el caso de que se te lia un cabo en la helice parandote el motor, cosa que ocurre, entonces el par que transmitira la inversora sera el que sea capaz de dar el motor , de lo contrario inversora a parir panteras.

[Luis Martí]

Gracias por la respuesta. Acabo de ver que, en el calculador de hélices de Vicprop, aparece el par en libras/pie tanto del eje motor como del de hélice. Jugando con distintos valores, lo podré obtener.

Saludos

[Kane]

Potencia = Par x velocidad angular

• es la potencia (en W)
• es el par motor (en N·m)
• es la velocidad angular (en rad/s)

Si conoces el par que está dando el motor a máxima potencia (régimen máximo y suponiendo que es capaz de alcanzarlo en esas condiciones) y lo multiplicas por la relación de transmisión de la inversora tendrás a la salida el par que estás entregando a la hélice (pérdidas aparte).

[Angel1250]

Buenas tardes,
A menos vueltas el motor suele tener la misma potencia, lo que hace que el par maximo se encuentre aproximadamente al 50 % de las rpm maximas.
La helice funciona absorbiendo la potencia exponencialmente respecto a las vueltas, con lo cual en un caso de desplazamiento se debe hacer el calculo a vueltas maximas de motor ya q en condiciones normales no se va a solicitar la potencia maxima a menos revoluciones de las nominales. En desplazamiento lo unico q puede pasar es q la helice sea extremadamente pesada.
Si es de planeo, los calculos son distintos ya q se puede pedir el par maximo del motor a menos vueltas de las maximas, por ejemplo justo antes de entrar a planear.
Lo de cojer un cabo con las helices no se tiene en cuenta, en estos casos el acoplamiento elastico entre motor y reductora actua como fusible y se rompe.
Zf no da los datos de par, da un valor en hp /rpm y una grafica indicando la potencia q pasa a cada regimen. 50 cv a 3000, 60 a 3500, etc.
Suerte.

Enviat des del meu GT-I9506 usant Tapatalk

[bricol]

Algo no entiendo , sea a las revoluciones que gire el motor y donde este situado el par maximo de este, el motor en segun que circunstancias podra dar el par maximo. Por lo tanto entiendo que a la salida del motor, tenga o no conexion elastica, dara un momento torsor a los ejes de la inversora, en funcion de la resistencia que le haga la helice, pero siempre con un par inferior al que le pueda dar el motor, de lo contrario el motor se pararia. Al menos eso me parece a mi.
Luego los ejes de la inversora tienen que tener una resistencia a la torsion mayor al par que puede dar el motor y la tension que han de soportar los engranajes ha de ser superior a la compresion que se producen al transmitir ese par. Tambien es verdad que los ejes no solo trabajan a torsion tambien tenemos una flexion producida en el contacto de los engranajes, pero esta se la come los rodamientos.

Concluyendo, y si no estoy en lo cierto ruego me saqueis del error, que independientemente de la velocidad que produce otros efectos, si una maquina puede dar un par motor X, todos los elementos que transmiten ese par motor tienen que estar diseñados para soportarlo. Y ese par en los ejes produce un torsor que es para el que lo debemos diseñar, ademas de otras consideraciones.

[Luis Martí]

Originalmente publicado por bricol

Algo no entiendo , sea a las revoluciones que gire el motor y donde este situado el par maximo de este, el motor en segun que circunstancias podra dar el par maximo. Por lo tanto entiendo que a la salida del motor, tenga o no conexion elastica, dara un momento torsor a los ejes de la inversora, en funcion de la resistencia que le haga la helice, pero siempre con un par inferior al que le pueda dar el motor, de lo contrario el motor se pararia. Al menos eso me parece a mi.
Luego los ejes de la inversora tienen que tener una resistencia a la torsion mayor al par que puede dar el motor y la tension que han de soportar los engranajes ha de ser superior a la compresion que se producen al transmitir ese par. Tambien es verdad que los ejes no solo trabajan a torsion tambien tenemos una flexion producida en el contacto de los engranajes, pero esta se la come los rodamientos.

Concluyendo, y si no estoy en lo cierto ruego me saqueis del error, que independientemente de la velocidad que produce otros efectos, si una maquina puede dar un par motor X, todos los elementos que transmiten ese par motor tienen que estar diseñados para soportarlo. Y ese par en los ejes produce un torsor que es para el que lo debemos diseñar, ademas de otras consideraciones.

Gracias por la reflexión. En esencia, creo que has sintetizado mis dudas: ¿Cómo saber si para una hélice determinada a unas rpm concretas, el inversor aguantará?. El ZF BW7, según reza el folleto que conservo desde los 80, admite un par de entrada de 100 Nm. Si juego con un simulador, como el de Vicprop, obtengo que para 60 cv en la hélice a unas 2800 rpm, desmultiplicación 2:1 y un barco como el nuestro, la hélice propuesta supone un par de 154 Nm en el eje motor, muy por encima de las características del actual inversor.

En fin que, como parece lógico, conforme subes la potencia y aumentas tamaño de la hélice, el par se incrementa notablemente y se hace forzoso pensar en otro inversor...

Saludos,

[Kane]

Creo que te han liado.

El par (resistente) no depende de la hélice, sino del conjunto motor+hélice. Si el motor no tiene potencia para mover una hélice calculada para un punto de funcionamiento a un par y unas revoluciones determinadas (potencia en hélice), no se alcanzará ni ese par ni esas revoluciones. Por tanto, si el motor no está perfectamente acoplado a la hélice con el inversor, que en esencia es un convertidor de par y velocidad, no entregará nunca su potencia máxima ni el par máximo O la velocidad máxima, una de las dos. Girará ahogado o pasado de vueltas cuando le pidas plena carga.

Por otra parte, el par resistente (de la hélice multiplicado por la relación de transmisión) y el par motriz (del motor) son idénticos. Se trata de un concepto similar al de una acción y una reacción cuando se trata de fuerzas estáticas. Si uno de ellos fuera mayor que el otro el punto de equilibrio se desplazaría en un sentido u otro hasta lograr un nuevo equilibrio en otras condiciones en las que ambos pares se igualen.

Por ejemplo (improvisado):

Supuesto rendimiento del 100% para todos los elementos considerados y por simplificación.

- Motor de 100 CV @ 4000 rpm y par de 250 (no especifico unidades)
- Acoplado a una hélice diseñada para aceptar 100 CV @ 2000 rpm que presenta en ese punto un par resistente de 500 unidades de las anteriores
- Se quiere obtener la mayor transferencia de potencia en esas condiciones

Se debe utilizar una reductora de relación de conversión de par de 1:2. (Edito: relación de conversión de velocidades de 2:1).

A 4000 rpm del motor estará dando 100 CV con un par de 250 unidades a la entrada de la inversora y esta estará moviendo a la hélice con 100 CV a 2000 rpm y un par en el eje de salida de 500 unidades. Por supuesto, debe soportar y exceder todas estas magnitudes.

Si ahora doblas la potencia del motor manteniendo TODAS las demás características tendrás los pares doblados y más que probablemente una hélice nueva adecuada.

Espero que quede claro, si no, he hecho todo lo posible.

Un saludo.

Originalmente publicado por Luis Martí

Gracias por la reflexión. En esencia, creo que has sintetizado mis dudas: ¿Cómo saber si para una hélice determinada a unas rpm concretas, el inversor aguantará?. El ZF BW7, según reza el folleto que conservo desde los 80, admite un par de entrada de 100 Nm. Si juego con un simulador, como el de Vicprop, obtengo que para 60 cv en la hélice a unas 2800 rpm, desmultiplicación 2:1 y un barco como el nuestro, la hélice propuesta supone un par de 154 Nm en el eje motor, muy por encima de las características del actual inversor.

En fin que, como parece lógico, conforme subes la potencia y aumentas tamaño de la hélice, el par se incrementa notablemente y se hace forzoso pensar en otro inversor...

Saludos,

[Kane]

Lo que he explicado en el post anterior se hace en la práctica por medio de gráficas y curvas características de cada uno de los elementos, con los que se juega y se emparejan.

[Geronimo]

(Edito: No había leido a Kane en el post #9, más o menos de acuerdo con el) Mi reflexión:
Me da la impresión de leer un hilo empezando por el tejado. "Sustituir el motor por uno sensiblemente más potente." "¿Cómo puedo calcular el par que impone al inversor una hélice concreta?"" ¿Cómo saber si para una hélice determinada a unas rpm concretas, el inversor aguantará"

¿Porque quiero poner un motror sensiblemente más potente? Quizás me equivoque, pero si alguien quiere sustituir el motor por uno más potente, será para alcanzar más velocidad que con el motor anterior, en situaciones más adversas. Si tuviera un motor de 30 cv con el que a 2000RPM voy a 6 nudos (sin viento ni corriente en contra) el hecho de poner un motor de 60cv (con la misma inversora y con la misma hélice) no me va a cambiar lo de ir a 6 nudos con las 2000RPM .
Si pongo un motor mayor y quiero mejorar la prestación, tengo que cambiar la hélice.
La inversora ha de ir de acuerdo a la potencia del motor. Un motor más potente, con la hélice nueva adecuada, fatigará más al antiguo inversor, quizas ya justito para el motor anterior.
Una ronda

[Kane]

Originalmente publicado por Geronimo

(Edito: No había leido a Kane en el post #9, más o menos de acuerdo con el) Mi reflexión:
Me da la impresión de leer un hilo empezando por el tejado. "Sustituir el motor por uno sensiblemente más potente." "¿Cómo puedo calcular el par que impone al inversor una hélice concreta?"" ¿Cómo saber si para una hélice determinada a unas rpm concretas, el inversor aguantará"

¿Porque quiero poner un motror sensiblemente más potente? Quizás me equivoque, pero si alguien quiere sustituir el motor por uno más potente, será para alcanzar más velocidad que con el motor anterior, en situaciones más adversas. Si tuviera un motor de 30 cv con el que a 2000RPM voy a 6 nudos (sin viento ni corriente en contra) el hecho de poner un motor de 60cv (con la misma inversora y con la misma hélice) no me va a cambiar lo de ir a 6 nudos con las 2000RPM . Yo diría que sí que iría algo (en principio y sin especificar cuánto) más rápido. Depende de varias cositas
Si pongo un motor mayor y quiero mejorar la prestación, tengo que cambiar la hélice.
La inversora ha de ir de acuerdo a la potencia del motor. Un motor más potente, con la hélice nueva adecuada, fatigará más al antiguo inversor, quizas ya justito para el motor anterior.
Una ronda

.......

[Geronimo]

Kane. Aún estando generalmente de acuerdo con lo que dices, creo que no me has leido bien. Te pondré un ejemplo clarificante. Cojo mi seat sieiscientos y lo tueno metiéndole con calzador el motor de tu Porshe Cayene (me lo prestas para la prueba) Mantengo la misma caja de cambios, y las mismas ruedas(sufren un poco del peso pero las lleno con algo más de presión) Salgo en primera hasta 1000 RPM y llego a 40km/h (eso si con un ruido ensordecedor porque me olvidé del tubo de escape)
Entonces viene cuando pienso:-¡que raro con el motor antiguo, a 1000 RPM iba a la misma velocidad!

[Kane]

Sí, pero dos de las cositas que citaba es que las hélices resbalan en el agua y que el seiscientos con el Cayenne ahora va a 40 km/h en cuarta y en ralentí.
Aparte está la velocidad máxima teórica del casco.

¿Lo cazas?

[Kane]

Aparte de lo abterior, la cuarta cosita es:

Originalmente publicado por Luis Martí

Ando enfrascado en la sustitución de nuestro Perkins 4108 por un motor notablemente más potente.

...

Doy por sentado que tendré que sustituir el inversor, pero me gustaría entender como intervienen los distintos parámetros.

Gracias por anticipado.

[Geronimo]

Originalmente publicado por Kane

Sí, pero dos de las cositas que citaba es que las hélices resbalan en el agua y que el seiscientos con el Cayenne ahora va a 40 km/h en cuarta y en ralentí.
Aparte está la velocidad máxima teórica del casco.

¿Lo cazas?

¿Que tengo que cazar? He dicho en primera, con la misma marcha. Otra cosa seria cambiar el inversor, es lo lógico sinó quiere cambiar la hélice.
Resumen:
(con la misma hélice)
Cambio de motor a más potente.
Se impone cambio de inversora (si la que tenia es de 3:1 con el motor a 4000RPM la hélice gira a 1333 RPM) si compra una de lamisma marca de 2,5:1 con el motor a 4000RPM la hélice gira a 1600 RPM, luego como gira más rápido consigue más velocidad a menos revoluciones.

(con la misma inversora)
Cambio de motor a más potente.
Se impone cambio de hélice. (hay suficiente literatura al respeto en la taberna)
La inversora trabajará forzada, posiblemente ahora ya lo hace. Eso no quiere decir que se estropee en dos minutos sinó quizás en muchas horas de trabajo.

[Kane]

Estás defendiendo un modelo que no es realista. Además, y vuelvo a citar:


Iniciado por Luis Martí


...

Doy por sentado que tendré que sustituir el inversor

...

[TXELFI]

Originalmente publicado por Luis Martí

Buenas tardes.

Vayan unas rondas para la parroquia. Tabernero, tenga la bondad de anotarlo en mi cuenta.

Ando enfrascado en la sustitución de nuestro Perkins 4108 por un motor notablemente más potente. El inversor/reductor, un ZF BW 7, soporta 100 Nm de entrada. ¿Cómo puedo calcular el par que impone al inversor una hélice concreta?. El ratio de desmultiplicación parece un elemento claro, pero el resto de variables.....

Doy por sentado que tendré que sustituir el inversor, pero me gustaría entender como intervienen los distintos parámetros.

Gracias por anticipado.

Deberías poner de cuántos CV es el motor actual y cuántas RPM máximas da al 100% de carga y lo mismo para el nuevo motor y así te podríamos ayudar con más precisión.
No estoy en absoluto de acuerdo con algunas opiniones que se han vertido aquí, el cambiar de motor por uno más grande no necesariamente implica cambiar el reductor-inversor y la hélice.
He trabajado con motores que daban solamente 375 RPM a toda máquina y otros en cambio daban 1.800 (estoy hablando de caballajes grandes). Pues bien, os asombraría ver el reductor de tamaño monstruoso que montaban los primeros en comparación con los que montaban los segundos. ¿Porqué?, pues muy sencillo, el reductor no entiende de caballos, entiende de par motor máximo que puede soportar y punto. ¿Qué significa esto?, pues lo voy a poner sencillo para que lo entienda todo el mundo; el mismo reductor puede servir para un motor que da 100 CV a 2.000 RPM que para otro que da 200 CV a 4.000. Hablando en bruto ambos motores desarrollan el mismo trabajo por vuelta cuando se les pone al 100%.
En el caso que nos ocupa podría suceder que el reductor sirviera para el nuevo motor e incluso la hélice máxime si el antiguo motor es de la vieja guardia y funciona a bajas RPM en comparación con los motores modernos.
En cuanto a la hélice más de lo mismo, conozco casos de barcos aquí en mi puerto que se les sustituyó el viejo motor por uno moderno del doble de CV y sin embargo se hubo de recortar las puntas de las palas porque la hélice era ahora demasiado grande para los CV y las RPM que ahora debía de dar. Fijaos, tuvieron que recortar la hélice a pesar de incorporar un motor que doblaba en potencia al anterior.
La cuestión es que tengas la suerte de que el incremento de potencia se corresponda con el de RPM.
Suerte y

[Angel1250]

Opiniones las hay para todos los gustos, q si nas vueltas q si menos vueltas, q si cojo un cabo, q si rompo la inversora.
Mucho mas facil. ZF es el mayor fabricante del mundo de reductoras marinas. Sabes q dato te pide para decir si una inversora es buena o no?
Potencia maxima y vueltas maximas. Si la potencia la da entre unas y otras vueltas, se coge las minimas (condicion mas desfavorable).
Si vas a cambiar el motor, busca la tabla de zf correspondiente y entrando por las vueltas tienes la potencia q pasa.
Si ne dices las vueltas te digo la potencia q puede pasar.



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[Geronimo]

Ya me aburría...
Aunque me siento reconfortado al no encontrar contradicción con lo que dije, pero al leer esto de que "el cambiar de motor por uno más grande no necesariamente implica cambiar el reductor-inversor y la hélice" se me ocurre que puede ser cierto en algunos casos concretos, por ejemplo:
1.- Si solo queremos ahorrar algo de combustible.
2.- Si pusimos un motor pequeño que no puede con la hélice.
3.- Si la inversora estaba sobredimensionada con el motor que teniamos.
4.- Queremos ahorrar vibraciones.
5.-etc

[Luis Martí]

Gracias por las intervenciones. De todas aprendo.

Se trata de un balandro que construimos en los 80. No estuvimos muy bien asesorados en cuanto a la potencia conveniente del motor. No teníamos ni idea (ahora no es que tenga mucha, la verdad) y el motor elegido, un magnífico Perkins 4108, no tiene la potencia suficiente para sacar la velocidad de casco en aguas tranquilas. Con poco viento de proa, o poca mar, el frenazo es considerable.

Así y todo, llevamos 25 años navegando y supliendo la falta de motor con vela, paciencia y, con frecuencia, no poco esfuerzo. Pero los años pasan, para nosotros y para nuestro viejo Perkins. Toca ser realista y se impone una revisión a fondo del motor, que seguirá teniendo sus 37,5 cv a 3700 rpm, o montar una unidad más potente.

Dadas las características del barco y con los programas de cálculo de hélices que he podido acceder, parece que necesito cerca de 60 cv en la hélice para sacar la máxima velocidad de casco. Sopeso la instalación de un motor de unos 80 cv por distintas razones. Aun jugando con hélices pequeñas y supuesto un reductor 2:1 (el que tengo) el par motor resultante ronda los 145 Nm, muy por encima de los 100 Nm que soporta el inversor según el fabricante.

En fin, éste es el lío.

De nuevo, gracias a todos.

Luis Martí

[TXELFI]

No te va a servir el reductor porque para un aumento importante de potencia no creo encuentres motor que dé más de 4.000 RPM como máximo. Te podría servir para un motor de 50 CV 4.000 RPM si tuviera una reducción de 1/4,5 pero con un 1/2 no te sirve. Gran parte de la culpa de que no tengas suficiente con el motor actual no es precisamente culpa del motor si no del reductor y no estoy hablando por hablar, sé muy bien lo que digo.
Con un motor que da 3.700 RPM a toda no sé a quién se le ocurrió en su día ponerte un reductor con tan poca reducción máxime teniendo en cuenta que se trata de un balandro, tu hélice gira demasiado deprisa para sacar un rendimiento óptimo de tu motor y por supuesto que esa hélice es pequeñaja y no me extraña que haya cavitación.
Lo suyo hubiera sido un 1/4,5 para que a tope diera 822 RPM en lugar de las 1.850 que da ahora, por supuesto la hélice sería mucho más grande. Consulta con un diseñador de hélices o un ingeniero naval y verás que no me invento nada. No te merece la pena cambiar de reductor y reparar todo el motor a no ser que te regalen un reductor civilizado, en cuyo caso necesitarías una hélice nueva.
Si decides poner un nuevo motor con su correspondiente reductor acuérdate de lo que te pongo que no es broma, la mayoría de motores actuales giran a 3.600 RPM a todo gas, si el tuyo fuera así y además con 80 jacos en su haber lo ideal sería un 1/6. Ten en cuenta que a mayor potencia corresponde menos RPM en la hélice y viceversa y que tu barco es de desplazamiento y además pesado, necesitas empuje, y con un reductor como el actual no lo tendrás. Suerte y .

[Luis Martí]

Gracias de nuevo.

El 4108 con el ZF BW6 creo que era una disposición bastante habitual, probablemente óptima para barcos de menor eslora y desplazamiento que el nuestro. De hecho, algunos amigos llevan disposiciones similares en sus embarcaciones, obteniendo un rendimiento adecuado, máxime cuando algunos 4108 entregan cuarenta y pico o cincuenta cv según la inyectora (creo).

Nuestra primera hélice era una 16:11, con la que teníamos que llevar un régimen bastante alegre para sacar una velocidad decente. Posteriormente, subimos a una 17:12, obteniendo una las 2000 rpm el ritmo razonable. Sé que deberíamos llevar una hélice menor, para poder subir de vueltas, pero un régimen de crucero con un Perkins acelerado no es lo más parecido a navegación placentera. Es un motor noble, pero ruidoso.

La solución es simple: Poner miles de euros (muchos) sobre la mesa y adquirir un motor adecuado, pero esta opción no está a nuestro alcance, como no lo estaba en su día. Así que intentaré repetir el proceso: Motor de desguace, rectificado y marinización. La opción elegida es un A4 28 II de Nissan, evolución del Perkins 4165, si no estoy mal informado. 2,8 litros atmosférico, 82 cv aprox.

Sé que lo ideal sería una hélice grande y lenta, pero iría en detrimento del rendimiento a vela. Volveremos a jugar con las opciones disponibles. Imagino que acabaremos montando una hélice algo mayor, de paso parecido al actual. Si no interpreto mal los datos, este motor entegará un par de unos 140 Nm a 2200 rpm y del orden de 45 cv en régimen continuo.

Iremos viendo. Y aprendiendo.

Muchas gracias.

Luis Martí

[TXELFI]

Debe ser un motor fiable según mis conocimientos, de hecho solo 82 CV para 2,8 L de cilindrada significa que está poco apretado. Pero hazme caso y no pongas reductor menor de 1/3 si quieres aprovechar la potencia que tendrás.
Por cierto, ZF fabrica de los mejores reductores-inversores del mundo para barcos además de cajas de cambios manuales y automáticas para los mejores coches así como cajas especiales para vehículos idem.

[Luis Martí]

Originalmente publicado por TXELFI

Debe ser un motor fiable según mis conocimientos, de hecho solo 82 CV para 2,8 L de cilindrada significa que está poco apretado. Pero hazme caso y no pongas reductor menor de 1/3 si quieres aprovechar la potencia que tendrás.
Por cierto, ZF fabrica de los mejores reductores-inversores del mundo para barcos además de cajas de cambios manuales y automáticas para los mejores coches así como cajas especiales para vehículos idem.

Te aseguro que lo tendré en cuenta. Únicamente, la hélice resultante me tiene que "caber" dadas la forma del casco, posición e inclinación del motor, amén del ya citado freno a vela...

En fin, bonito lío.

Saludos,