El Maquinante: El timón

sábado, 13 de febrero de 2021

El timón

👉1-El timón

El timón es una de las partes más importantes del buque en cuanto a maniobra se refiere, abarcan un gran número de diseños, formas, dimensiones y funciones, pero la principal funcionalidad que identifica al timón es la maniobrabilidad del buque, pudiendo abarcar desde mantener el rumbo en navegación, maniobras básicas de atraque o desatraque, maniobras de aproximación, maniobras en aguas restringidas, etc.
Por supuesto estas acciones mencionadas son fruto de la combinación de timón como el objeto que fija la dirección y la hélice como el objeto propulsor.
Se define al timón como el dispositivo utilizado para maniobrar un medio de transporte que se mueva a través de un fluido, en este caso un buque en el agua. El timón es el encargado del aprovechamiento de los efectos hidrodinámicos del fluido produciendo un efecto de giro o de empuje gracias a la incidencia y la presion ejercida por las partículas del fluido.

Este dispositivo ha variado mucho según la zona geográfica y la evolución histórica, en este artículo nos centraremos en la construcción del timón en codaste y los timones más empleados actualmente.
El timón debe contar con una serie de características para desarrollar su función, entre ellas se encuentran las siguientes:

Ha de tener la suficiente resistencia para soportar los esfuerzos dinámicos durante la navegación y las maniobras.
Los soportes tanto de carga vertical como horizontal han de ser los adecuados y con poca fricción.
Las deformaciones debidas a su propio peso no deben producir en ningún caso el bloqueo del timón.
Los huelgos de apoyo y soporte han de ser los adecuados para asegurar el desgaste anormal.
Deben ser de fácil mantenimiento.

La eficacia del timón dependerá de:

La superficie total de la pala.
Su disposición respecto a los propulsores del buque.
Del número de timones.
De la forma del codaste.

👉2-Partes del Timón

Las partes más características del timón son:
• Pala:Pieza ancha y con mucha superficie sobre la que actúa el fluido.
• Mecha: Pieza que relacionada con la cruceta del servomotor, proporciona la movilidad de la pala. Es de acero forjado generalmente y su diseño se basa en cálculos empiricos relacionados con las dimensiones de la pala, la longitud de la mecha, la velocidad del buque y su posición respecto a las hélices.

Limera: La limera es el disposito a través del cual atraviesa la mecha por el casco y cierra en la cubierta del servomotor en una chumacera o cojinete de empuje (empaquetadura + casquillo presaestopa).
Brazos o Refuerzos: Son los refuerzos de los que consta el timón (horizontales y verticales).
Madre: Son componentes que se hallan en timones con doble plancha, el eje sobre el que gira y soporta la pala.
Perno o Mecha: Estos componentes ejercen presión sobre las hembras en función directa a la superficie de la pala y la velocidad del buque
Canto de ataque: Es la arista situada a proa de la pala.
Canto de salida: Es la arista situada a popa de la pala.
Lenteja: Es el elemento de roce entre pala y talón del codaste

Nota*: No todos los timones constan de todos estos elementos, esto dependerá de sus dimensiones, formas y diseño.

El servomotor se encuentra en la parte superior del timón, dentro de la sala de máquinas y proporciona mediante la ayuda de 4 cilindros accionados por un circuito hidráulico la energía suficiente para direccionar la orientación de la pala del timón.

Timón con servomotor básico

1-Palas de los timones
2-Brazos de las cañas de los timones
3-Balancín
4-Brazo de gobierno (dentro del casco resistente)
5-Vástago y émbolo del servo
6-Cilindro del servo
7-Válvula de seguridad doble
8-Pulsador para meter la caña a babor
9-Pulsador para meter la caña a estribor
10-Caja de gobierno

Funcionamiento básico
Para el giro a babor se baja el pulsador (8) (ver caja de gobierno) el aceite a presión sigue el trayecto naranja que empuja el
vástago y émbolo (5) hacia la izquierda del dibujo el aceite de la otra parte del émbolo es empujado por éste de retorno
siguiendo el trayecto verde si por exceso de presión (los timones reciben un fuerte golpe de mar o llegan al tope) ésta
aumenta se abre la válvula de seguridad (7) y la presión se mantiene sin aumento ni disminución, una vez tomado el rumbo
se sube el pulsador (8) para que los timones vuelvan a la vía. La operación es similar para el giro a estribor.
El funcionamiento del sistema es orientativo y resulta más complejo que el representado pues lleva además una serie de
válvulas para permitir que la presión en el émbolo se compense una vez se devuelven los pulsadores a su posición inicial.

Por su geometría, las definiciones más importantes son:

• Altura en la dimensión del flujo.
• Cuerda en la dimensión paralela al flujo.
• Espesor en la dimensión perpendicular al plano de crujía.
• Tipo de perfil: Distribución de espesores a lo largo de la cuerda.
• Relación de espesor: Entre el máximo espesor del perfil y la cuerda.
• Alargamiento: Relación entre la altura del timón y la cuerda media.
• Área del timón: referida normalmente al área total obtenida.
• Relación de compensación: al cociente entre el área situada a proa del eje de giro y el área total móvil.

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3-Tipos de Timones
Los timones se pueden clasificar en varias categorías, a saber:
Por su estructura:
• De plancha simple, consistente en una plancha gruesa reforzada.
• De plancha doble, constituida por dos planchas unidas por una estructura interior, de mayor a menor escantollinado.
• Currentiformes, en las que sus chapas constituyentes desarrollan formas curvas para mejor aprovechamiento de las corrientes hidrodinámicas de los filetes líquidos cuando incidan sobre la pala.
Por su montaje:
• Soportados, cuando además del superior, tienen un soporte inferior situado en el talón del codaste.
• Semi-suspendidos, cuando el soporte inferior está en una zona intermedia de la pala.
• Colgantes, cuando no disponen de otro soporte que el superior

Por su distribución:
• Sin compensar, cuando toda la pala se encuentra a popa del eje de giro.
• Semicompensado o semi-balanceado, cuando distribuye parte de la pala a proa del eje de giro.
• Compensado o balanceado, cuando la parte de la pala situada a proa del eje del giro es superior al 20% de la superficie total.

Por su movimiento:
• Pala móvil, la que se mueve en su totalidad simultáneamente.
• Pala parcialmente móvil, principalmente con pala móvil a popa del eje del giro y la parte de proa fija al codaste.
• Activos, parte móvil a proa y popa del eje del giro.
• Flap activo, a popa de la pala del timón.

Timones empleados en buques especiales:
Timón Schilling: Es un timón con un perfil de forma especial que lleva incorporadas unas placas de cierre en los cantos superior e inferior de la placa con el objeto de evitar el paso transversal del flujo de un lado a otro. Aumentando así de esta manera la relación de alargamiento efectiva y en consecuencia la fuerza en el timón.
Este sistema se caracteriza por constar de un par de timones por cada hélice, lo que conlleva una serie de importantes modificaciones en lo que respecta a diseño, operación y maniobra. Los buques equipados con timones Schilling están dotados de hélices de paso fijo que giran siempre en un sentido, marcha adelante. En estos buques se puede detener la hélice, pero no invertir su marcha.

Timón articulado o timón “Becker”: Este timón emplea un flap sujeto por bisagras en la popa del timón que gira en la misma dirección del timón cuando se da una orden de timonel y añade arco a la sección del timón, lo que aumenta considerablemente su empuje transversal en ángulos pequeños de timón. Es un timón compensado con el eje de giro más a popa que los timones convencionales.
El flap adopta un ángulo doble del girado por el timón principal por medio de una articulación relativamente sencilla montada sobre una estructura fija al casco, lo que permite cambiar la dirección del chorro de la hélice. La variación de cantidad de movimiento se traduce en una fuerza transversal que puede llegar a ser del orden del 70 al 90% mayor que el que genera un timón convencional.

👉4-Bibliografía:
• Maniobra de los buques. Autor: Ricard Marí Sagarra
• Hélices y timones de maniobra. Autor: Álvaro Manuel Álvarez Hernández
Posted by Jazmin Brizuela
Date: febrero 08, 2017