Como alternativa a la propulsión con hélices convencionales, para determinadas aplicaciones navales como embarcaciones de alta velocidad o embarcaciones que operan en aguas poco profundas, surge la propulsión por chorro de agua ó Water Jets.
Mangusta 165 con 3 Water Jets
Principio de funcionamiento.
Un propulsor debe proporcionar el empuje para vencer la resistencia al avance que ofrece el buque para alcanzar una velocidad.
En las hélices, la fuerza de empuje se origina como consecuencia de la diferencia de presiones que se origina entre las caras de la hélice, al hacerla girar a unas determinadas revoluciones.
Water Jets. Fuente Rolls Royce
En la propulsión a chorro, una masa de agua de mar es absorbida por un conducto situado en el fondo de la embarcación, a través de una bomba de aspiración. Posteriormente, es acelerada en la tobera de expulsión en la popa, provocando el empuje necesario para conseguir propulsar la embarcación.
Este proceso provoca una disminución de la presión a proa del conducto de entrada y una sobrepresión en la zona posterior.
Elementos del sistema.
Los tres elementos fundamentales que componen el sistema son: el conducto de aspiración, la bomba de aspiración e impulsión y la tobera de aceleración.
Elementos del Water Jet. Fuente Wartsila
Debido a no disponer de timón, para poder maniobrar las embarcaciones propulsadas por Waterjets, a popa de la tobera, se dispone de una “cazoleta”. Es una pieza en forma de concha que tiene como función reorientar el chorro de agua en la dirección que se desee orientar el empuje.
Water Jet de elevada potencia . Fuente Hamilton.
Selección de un Water Jet.
El concepto de diámetro de la tobera es similar al del diámetro de una hélice convencional, en el sentido que es fundamental para el estudio de la eficiencia de la propulsión. La elección del diámetro óptimo de la tobera es el primer paso en el proceso de selección del waterjet.
Una vez determinado el diámetro de tobera, se ha de escoger la bomba correspondiente para conseguir el incremento de presión, flujo, revoluciones y requerimientos para no cavitar. Tras ello se debe elegir una una geometría del conducto de aspiración apropiada con el impulsor escogida velocidad de la embarcación.
En propulsiones basadas en motores diesel, debido a que la bomba de impulsión debe girar a mayores revoluciones que el propio motor, se debe intercalar un reductor multiplicador de vueltas.
Estela con Water Jets
Tamaños.
Incialmente los waterjets fueron orientados a embarcaciones de dimensiones moderadas. Actualmente existen en el mercado suministradores que ofrecen un gran abanico de potencias.
Trimarán LCS Independence en dique seco
Una muestra de ello es que el moderno buque Litoral Combat Ship (LCS) de la US Navy , en su versión trimarán (Clase Independence) de 127 m de eslora, construido por General Dynamics, y propulsado por 4 Water Jets para alcanzar velocidades superiores a 45 nudos.
LCS Independence. 4 Water Jets
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