Motorización de forma sostenible de su embarcación de recreo


Por poco razonable  que nos pueda resultar, la movilidad eléctrica ha llegado por sus innegables ventajas frente a los  clásicos motores de combustión interna , como puede ser la ausencia de emisiones contaminantes, nulo mantenimiento  ,altísima  fiabilidad ,ni  una  sóla pieza móvil (nada de correas, filtros, etc que complican la vida), no generan manchas de aceite, no generan gases de escape,sin ruido ni vibraciones, no hay mantenimiento,no hay monóxido de carbono,no hay depósito de combustible ( que  por cierto  seguirá aumentando de precio)  ,etc.   

Dentro de la movilidad marina , es normal  que el “movimiento a lo  eléctrico” también sea seguido con interés   por idénticos motivos , en las que como es normal destaca la mayor fiabilidad y el coste de cada milla recorrida frente a los sistemas  convencionales ,pero sin olvidar  que estaremos ayudando claramente a nuestro planeta  siempre que usemos métodos sostenibles para cargar las baterías .

En efecto las bondades de los motores electricos marinos las conocen bien los aficionados a la pesca  ya que son indispensables para desplazarse con una embarcación sin ruidos que asusten a peces ,pero la tendencia es tan clara  que no solo existen motores para maniobra eléctricos o para pesacar , sino que tambien existen motores marinos completamente operativos para reemplazar  todos los motores marinos( es decir  tanto  intraborda como fueraborda).

Hoy en día  ya de hecho  existen muchos motores  intraborda marinos que se pueden encontrar comercialmente   , normalmente para altas potencias  diseñados para reemplazar los viejos motores de  combustión diesel.

motor

En cuanto a motores intraborda resumidamente estas son algunas de  sus características:

  • Potencias :desde  6  a 100 HP
  • Alimentación : desde 36v hasta 144V
  • Corriente : desde 70 hasta 270Amps

Igualmente también existen motores fueraborda eléctricos en un abanico muchísimo mas amplio que los intraborda  dada su gran versatilidad . Como característica llamativa suelen  incorporar el controlador del motor( normalmente del tipo bruslless )  dentro de la propia carcasa y también suelen ser de menor potencia que los motores  intraborda. Incluso hay modelos que incluyen la bateria dentro del propio cuerpo del motor

La  potencia de propulsión de estos  motores  se suele medir  en empuje (Fuerza sobre el barco x velocidad del barco)   normalmente expresada en libras, siendo lo normal  valores desde  las 20 libras hasta las 90 libras o más.

Ademas del empuje medido en la hélice , es muy interesante  saber otras formas de medir la potencia:

  • Potencia de entrada:es la  potencia consumida por el motor  en watios siguiendo la fórmula de la potencia eléctrica P=V*I (intensidad x tensión) .  Para motores fueraborda de gasolina y motores fueraborda eléctricos convencionales no se suele indicar la potencia de propulsión pero este parámetro también puede determinarse para los motores fueraborda de gasolina (volumen de paso de gasolina x energía contenida en el combustible).
  • Potencia en el eje : es la potencia medida en el eje de la hélice .De hecho una  medida muy parecida usada  para la indicación de potencia de los motores fueraborda de gasolina  es el par motor x velocidad angular que se expresa en CV o en kW. No contempla las pérdidas de la hélice, que pueden oscilar entre el 30 y el 80%
  • Potencia de propulsión:indicación de la potencia en grandes embarcaciones (empuje x velocidad). Se expresa en CV o en kW  y contempla todas las pérdidas(incluidas las de la hélice), por lo que indica la potencia efectiva de un motor.

Una gran diferencia frente a los motores térmicos es que los motores eléctricos son capaces de alcanzar la misma potencia de propulsión que los de combustión con una potencia en el eje considerablemente menor porque  pueden propulsar las hélices de forma más eficiente debido a que ofrecen una excelente curva del par motor  en un intervalo más amplio del régimen de giro , por lo que son ideales para propulsar hélices con eficacia incluso en categorías bajas.
Esta cualidad permite a los motores eléctricos accionar las hélices –incluso en las gamas de potencia más bajas– de manera mucho más eficiente que los motores de combustión. Como consecuencia, es posible que el empuje de la hélice en las categorías bajas de CV sea el triple que el de un fueraborda de gasolina.

Sobre el modo  de calcular   la equivalencia en CV  aplicaremos la   formula de la potencia , dividiendo por el   equivalente a 1CV(763W)   ,multiplicando el resultado pro el rendimiento ( si se conoce)

Es decir por ejemplo para un motor de 12V que consume como máximo 80Amp, su potencia en CV seria:

P= V*I= 12 V x 80 A = 960 W

P(CV)=  960 W / 736 W/CV = 1,3 CV

Ese ultimo resultado se multiplicaría  por el rendimiento del conjunto el cual depende claramente de marca modelo del motor:

  • 44-56%  = motores eléctricos de alta eficiencia
  • 30-35%= motores eléctricos fueraborda convencionales
  • 18-22% =motores de pesca
  • 5-15% =motores fueraborda de gasolina

Elección de  la Batería

No se deben  usar  baterías de arranque de automóvil convencionales con  los  motores eléctricos  fueraborda pues las baterías de arranque están diseñadas para entregar la energía almacenada en breves descargas de alta intensidad  que se realizan de manera muy espaciada (justo en el arranque) . Si a una batería de arranque le solicitamos una entrega de por ejemplo, 25 A de manera continuada, esta batería no será capaz de entregarnos la energía que tiene acumulada (los amperios-hora) ya que esta entrega continuada la “asfixia” al cabo de un rato.

En   lugar  de usar  baterías convencionales de Pb , se deben usar  baterías de gel de plomo  o, mucho mejor de ciclo profundo, a ser posible de tecnología AGM, diseñadas para este tipo de trabajo,las cuales  sí serán capaces de entregar la intensidad     solicitada durante el tiempo previsto y durarán muchos ciclos de carga-descarga, las cuales las hace ideales para instalaciones solares  y para embarcaciones de recreo.

51AO+9H+NTL

Para calcular la intensidad en  amperios que consume su motor, se puede  usar la siguiente fórmula:

Empuje en libras / Voltaje del motor x 12 = Amperios que consume.

Por ejemplo para motores de 55 libras de empuje alimentados  a las tensiones de 12, 24 o 36  voltios  respectivamente  tendremos:

  • 55 libras de empuje /12 Voltios x 12 = 55 Amperios
  • 55 libras de empuje /24 Voltios x 12 = 27,5 Amperios
  • 55 libras de empuje /36 Voltios x 12 = 18,3 Amperios

Observe de estos datos una característica muy  interesante : para igual empuje si usamos tensiones mas altas  de alimentación  el consumo será menor

Es interesante destacar en este punto que aunque tengamos un motor de 55 libras de empuje, probablemente no lo vamos a usar continuamente al 100% de potencia, por lo que deberemos estimar el % de potencia media usada.

Asimismo en función del número de horas continuadas  que desea de autonomía,se puede calcular la batería necesaria siguiendo la siguiente formula:

Batería necesaria = consumo en amperios x % de potencia x horas de funcionamiento x 1,3

Por ejemplo: Con un motor que consume 55 Amperios, que usaremos a una media del 75% de su potencia y deseamos una autonomía de 3 horas necesitaremos una bateria de la siguiente capacidad:.

Capacidad= 55 A x 0,75 x 3 h x 1,3 = 160,88 Ah

Una ultima nota : Para mantener la capacidad de la batería y evitar estropearla, es importante recargar la batería antes de que se haya agotado completamente.

Elección del motor fueraborda electrico

A grandes rasgos , diremos que para mover una pequeña neumática de menos de cuatro metros,   con un motor eléctrico de hasta 40 libras nos bastaría. Podremos movernos con soltura incluso cargando la embarcación. Si la embarcación es mayor  como un velero de 6 o metros  o es una clásica de fibra, necesitamos los de mayores potencias para moverla sin problemas ( a mayor peso, más libras de empuje).

  • Motor de empuje de 18 libras es ideal para kayaks, canoas y bote a 6 ‘y se moverán
    a 3 o 4 mph en la mayoría de las condiciones
  • Motores de  40 libras  son ideales para el pescador en los barcos en lugares protegidos .Moverá la mayoría de los barcos pesqueros del tipo de la pesca en 3 a 4 mph en condiciones razonables
  • Motores  de 55 lb es na opción popular para los pescadores en aguas más grandes y da ese poquito extra de poder que puede ser requerido si el viento pica .Debe mover la mayoría de los barcos de tipo de pesca de tamañol 12 a 16 con una velocidad entre 4 o 5 mph en condiciones razonables
  • Motores de  62  lb es un nuevo tamaño de fueraborda y es  ideal para las aguas más grandes, el mar y la pesca más grande en barcos
  •  Los motores de 86  lb suelen ser de 24 voltios (2 baterias de 12 voltios en serie) y tienen un rango de usos comerciales y puede mover barcos grandes

Jago – Motor fueraborda eléctrico 86 lb – 2.050 kg

Como   ejemplo de motor fueraborda  de gran potencia a  un precio ajustado (140€en   Amazon)destaca  el modelo   86 LBS ETBM04-1BP  del fabricante Jago destacando por una gran  potencia de propulsión de aprox. 2050 kg( 86 libras ) .

La batería con el mismo rendimiento dura más tiempo gracias a la alta eficiencia energética del motor  ,el cual ademas puede ser monitorizado fácilmente gracias a que  lleva integrado un voltímetro con 10 LED .

El motor tiene 5 marchas hacia delante y 3 hacia atrás y se puede usar en aguas saladas pero es necesario limpiarlo minuciosamente después del uso .La hélice con profundidad de inmersión es  regulable y  la presión de la dirección también es regulable (la caja de control giratoria  rota 360º ).

También este motor  incluye sistema de inclinación rápida con  10 niveles de inclinación, ajusta el ángulo o eleva el motor sobre el agua

Resumiendo esta son las características mas destacables:

  • Tamaño (L/An/Alt): aprox. 58/19/130 cm
  • Tamaño del eje (L): aprox. 1016 mm
  • Peso: aprox. 10,27 kg
  • Voltaje: aprox. 24 V  
  • Propulsión/potencia: hasta aprox. 1.164 kW /aprox. 39,4 CV 
  • Potencia de propulsión: aprox. 2.050 kg
  • Caja de control: rota hasta aprox. 360º
  • 5 marchas hacia delante y 3 hacia atrás 
  • la velocidad de este motor se puede ajustar con más precisión que la del motor de combustión

Jilong  ETM 55 LBS 

Hablamos de un  potente motor eléctrico fueraborda   de un precio contenido ( su fabricación china lo delata) ,muy  ligero (unos 9kg ) , ideal para todas las embarcaciones de hasta 1800 kg de peso ( es decir valdria  para embarcacion  de 6 a 7mt)

Funciona con una batería de vehículo de 12 V AGM  (recomendación: mín. 80 Ah)

Cuenta con  5 marchas hacia adelante y 3 hacia atrás

Su punto fuerte es  una fuerza de empuje de 55 lbs (25 kp / 245 N)  con la que alcanzará su objetivo fácilmente

El bloqueo se lleva a cabo con 2 tornillos de tope y 2 tuercas de mariposa grande, de modo que no se precisa de herramientas para el montaje

yilon.png

Aunque puede ser discutible algunos aspectos  lo que es innegable que este modelo para la potencia que desarrollo pocos modelos encontremos en el mercado por ese precio pues este  modelo se puede conseguir  por  unos 250€ con gastos de envio incluidos  en Amazon.

Resumiendo esta son las características mas destacables:

  • Alimentación: 12 voltios
  • Consumo (potencia de entrada): 53 A
  • Potencia (potencia de salida): 636 vatio
  • Línea de producto: Jilong Watercraft
  • Potencia / fuerza de empuje:: 55 lbs
  • Control: One Hand Tiller Twist
  • Marchas: 5 hacia adelante / 3 hacia atrás

vidaXL  P37 86 libras (39 kg)

Este motor de arrastre es casi completamente silencioso y no contamina. Cada vez son más las áreas que permiten sólo a los barcos con motores eléctricos, por lo tanto, un motor eléctrico es la mejor opción.

Este silencioso motor fuera de borda tiene un empuje de 86 libras (39kg)  y una longitud del eje de 101,6 cm.

Se puede conectar fácilmente a la embarcación y conectado a una batería (no incluida) de  2 x 12V / 80A (gel o AGM), que será adecuada para unas 3-4 horas de navegación 

El motor cuenta con luces indicadoras de la batería, pudiendo ver cuando la batería está a punto de descargarse.

Otro aspecto es que el motor puede girar a 360 ° y tiene 8 velocidades diferentes, 3 de ellas inversas. Incluso para evitar problemas en aguas poco profundas, es posible plegar el motor, siendo ademas el mango de dirección ajustable.

vidaxl.png

Este modelo es uno de los mas caros de esta comparativa ( casi 300€) pero es importante destacar el acabado que  es  de los mas  destacado junto con su alta potencia de empuje

Resumiendo esta son las características mas destacables:

  • Longitud del eje: 101,6 cm
  • Fuerza de empuje: 86 libras (39 kg)
  • Motor giratorio a 360 grados: si
  • Número de velocidades de avance: 5
  • Número de velocidades inversas: 3
  • Potencia máx: 1152 W
  • Resistente a aguas saladas: si
  • Indicadores de batería: si
  • Conexión: 24 voltios

Bison –  (62 ft / lb 12v)

Este modelo aunque es de relativa media potencia  destaca  por su calidad  y  por incluir  2 hélices ( es decir lleva una hélice  de repuesto)

Cuenta con 5 marchas adelante y 3 marcha atrás sin engranajes.

Presume de estar fabricado en UK de modo que según el fabricante hablan de que es  prácticamente indestructible gracias a la  composición del eje más fuerte que el acero y que ademas flexiona en caso de impacto

Incluye un tratamiento de anticorrosión

Sobre el soporte del motor lleva e bloqueo de la palanca duradero (NO se   rompe, no se retuerce ni se oxida)  dos veces más fuerte que los soportes convencionales.

Cuenta con la función » soower Prop»   de  diseño patentado que sirve pora alejar embolsamientos o malas hierbas sin agotar la valiosa energía.bison.png
Resumiendo esta son las características mas destacables

  • Mount: Bloqueo de la palanca soporte espejo de popa ajustable
  • Control: ext Twist timón
  • Empuje Max: 62Lb/28 kg)
  • Max Amp Draw: 58 Amperio
  •  Tension alimentacion s: 12 V
  • Marchas: 5 adelante y 3 marcha atrás
  •  Peso: 12 kg

Y por cierto en este vídeo se puede ver el motor en acción

Como construir una maquina CNC a partir de piezas recicladas


A veces las partes viejas de ordenadores pueden ser muy útiles para muchas cosas pero sobre todo es muy destacable    las fuentes de alimentación (tanto de portátiles como  de ordenadores fijos )  de las que tantas veces hemos hablado en este blog , no solo para  usar la salidas de 12 y 5V , sino incluso para hacer asociaciones de  varias fuentes  para generar fuentes con tensiones o intensidades mayores .
El reciclaje de las piezas de un ordenador  no queda en la fuente,  pues hay un sinfín de  otras piezas  útiles  que podemos  reciclar en un viejo ordenador, como por ejemplo:
  •  Las pantallas de los portátiles  que  pueden usarse  con una controladora barata como un  monitor.
  • Las memorias  que pueden utilizarse para otros aparatos electrónicos.
  • Los ventiladores  y radidadores  usados para refrigerar las CPU  nos pueden servir para refrigerar nuestros circuitos o  incluso para otras aplicaciones con celulas de Peltier
  •  Las cajas ATX  tienen un sinfín de aplicaciones
  • De los lectores de CD / DVD podemos usar los motores,la mecánica  y el láser
  • De las viejas disqueteras   podemos usar los motores,la mecánica
  • Tornillos , herrajes ,etc

En el post de hoy a vamos a  ver como es posible construir una maquina  CNC o una impresora 3D     con la mecánica  de dos  o tres lectores dvd ( o incluso incluyendo una disquetera) invirtiendo muy poco dinero, pues tan solo necesitaríamos una mínima  electronica de control aparte.

Las partes hardware que necesitamos son:
  •  3 lectores de CD o DVD que no usemos
  • 1 Arduino (Uno en nuestro caso)
  • 3 controladras de motor paso  a paso
  • Fuente de alimentación  de 5v DC ( nos vale una vieja fuente de PC)
El sofware necesario seria el siguiente:
2. X loader para cargar el archivo .hex
4. Makercam para hacer los diseños de impresion

Ensamblaje

Para empezar  con este proyecto  lo primero  es desmontar  los  lectores de CD o DVD
disco1
Como vemos  ,en su interior vamos a ver encontrar una placa  metálica con un motor paso paso (compuesto por  dos bobinados independientes ) y cuyo eje es un tornillo sin  fin , lo cual es la pieza clave  para   reciclar . Asimismo necesitaremos las carcasas de dos de ellas  y los componentes necesarios para fijarlos al chasis (  el laser  y los otros motores no son necesarias).
Cada motor va a simular cada uno de los ejes de la maquina (X,Y,Z)  por los que en los contactos de cada motor  soldaremos un cablecillo  a cada contacto para hacer las 4  conexiones  con las controladoras ( podemos eliminar el cable de cinta flexible que suelen llevar pues es muy difícil que den la medida).
En este punto es interesante identificar mediante una sencilla de prueba de continuidad con un polímetro   usándolo en modo  resistencia  para  saber cuales son los dos bobinados  ( entre si   no deben tener continuidad )
 cables.JPG
Una vez tengamos el cableado hecho de los motores nos tocaría la parte mecánica la cual quizás sea la parte mas engorrosa  y difícil de llevar a cabo   pues realmente no existe una única solución  a este problema   a la hora de afrontar el ensamblaje  que básicamente  consiste en  fijar los carros con  los motores paso a paso en los tres ejes x, y , z  para formar un único conjunto.
En primer  lugar  , nos centraremos en lo que será el eje Y  . Usando  una carcasa colocaremos uno de los  carros junto con el motor  por medio de  soportes tratando de alinearlo lo mas cercano a uno de los bordes  y centrándolo sobre este.
Los soportes pueden ser metálicos roscados ( se pueden comprar en ferreterias)  o separadores de plástico de los usadas para las placas madre.
ejey
De un modo similar  también fijaremos otro carro con su motor a otras de las carcasas de manera que crearemos para el eje X (obviamente la idea  es montarlo perpendicularmente al montaje del eje y). Asimismo también debemos fijarlos  a una de los bordes en la parte superior y centrados sobre este cuerpo.
Los soportes usados también  pueden ser metálicos roscados ( se pueden comprar en ferreterias)  o separadores de plástico de los usadas para las placas madre.
ejex.png
Ahora nos toca el eje z  que se diferencia   de los dos anteriores  que debe ir colocado sobre  uno de los ejes: más  concretamente el eje x.
El eje Z a diferencia de los otros dos lo instalaremos en una placa  liviana ( por ejemplo de vaquelita ,plástico, metílica,etc  ) para luego  montarla en los soportes del eje X
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Una vez que tenemos los tres ejes es hora de  unir  ambas carcasa  por  las  base del eje Y y X  formando un angulo recto.
Normalmente muchos aficionados usan escuadras metálicas   e incluso pequeños perfiles metálicos entre ambas carcasas  : todo depende de lo solido que haya quedado la unión así que  quizás  no sea tan necesario en función de como queden fijadas ambas partes
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Una vez que hayamos ensamblados  lso tres ejes , nuestro proyecto ha tomando toda su  forma, por  lo que solo nos queda conectar  los motores paso a paso a  los controladores   y estos a la placa Arduino Uno.
Las conexiones de cada motor irán a cada driver  de motor  paso  a paso y las entradas  de estos  a la placa Arduino Uno según las siguientes  conexiones digitales:
  • Eje x: puertos 3 y 6, GND
  • Eje Y : puertos 4 y 7,GND
  • Eje Z: puertos 5 y  8;GND

Asimismo no debemos olvidar las conexiones de alimentacion de la placas de los drivers (+5V) que se recomienda no se obtengan de Arduino  sino directamente desde  la fuente auxiliar

El esquema electrico final seria el  siguiente:
Diagramas
Cuando hayamos  conectado e instalado, lo que quedaría seria ir configurando el software necesario para hacerla funcionar.
En youtube podemos encontrar  miles de videotutoriales  que explican con detalles estos pasos por lo que no lo vamos a repetir aquí
Como pinceladas  dejamos dos vídeos muy claros al respecto para que sirvan  como guía:
Con eso concluimos  de este proyecto, lo cual es la base para diferentes usos como puede ser un plotter , una fresadora o incluso colocando un extrusor una impresora 3D,una grabadora láser , etc
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