Cuando un motor es del tipo estacionario, es decir, que está destinado al accionamiento de grupos electrógenos, compresores, bombas, etc., el eje va acoplado directamente al eje del aparato que debe mover, bien mediante plato de acople y tornillos ajustados, por un manguito elástico o también por reductor. Pero si el motor se destina a la propulsión, la transmisión de su esfuerzo a la hélice que será la encargada de hacer avanzar el buque, entonces la conexión entre el motor y hélice se efectúa a través de una serie de ejes que con unas disposiciones especiales, forman la llamada línea de ejes.
Según el tipo de buque, el departamento de motores estará situado en su centro o en la popa y lógicamente la línea de ejes será más o menos larga, constando de distintos ejes, de varios metros de longitud cada uno de ellos, cinco o seis metros por regla general.
Los ejes, que en la mayoría de los casos se construyen de acero forjado, aunque se emplea también el hierro, son cilíndricos, terminando en sus extremos, en forma de bridas o platos de acople, de manera que puedan unirse unos a otros para formar la línea.
Toda línea de ejes está formada por un eje de empuje, uno o varios ejes de transmisión o intermedios, según la longitud de la línea, y el eje de cola, llevando además los cojinetes de apoyo o asiento de todos los ejes.
Los ejes se unen entre sí formando la línea. Para ello, en sus bridas o platos de acoplamiento llevan unos agujeros en los que se colocan unos tomillos o pernos fuertemente ajustados. Antes de colocar estos tornillos de unión, hay que efectuar el trazado y alineación de la línea y ya cuando los ejes están en la posición que deben quedar, los agujeros de los platos de acople son escariados. Se toma entonces la medida de cada uno de estos agujeros y como los tornillos vienen suministrados con exceso de material, se rectifican y adaptan uno por uno a su agujero correspondiente, debiendo quedar tanto agujero como tornillo, en forma
ligeramente cónica (unas centésimas de milímetro de diferencia de diámetro en su conicidad), para un mejor trabajo del tornillo.
Figura 106. Chumacera.
Es conveniente, antes de colocar los tornillos, darles una ligera capa de sebo o pasta de mercurio que facilitará su colocación y con la ayuda de un gato hidráulico se van colocando en sus agujeros respectivos. Después se colocan sus tuercas que se aprietan de manera firme y aseguran con pasadores de seguridad.
Es preciso que todos los tornillos de unión se coloquen de esta manera estando perfectamente ajustados en sus agujeros. De no ser así y existir huelgo entre ellos y sus tornillos, por pequeño que sea, debido al gran esfuerzo que se transmite, este huelgo pronto irá en aumento y los tornillos se verán sometidos a esfuerzos irregulares que pueden llegar incluso a ocasionar su rotura.
Todos los ejes de la línea van apoyados en unos cojinetes o asientos llamados chumaceras (figura 106) las que a su vez apoyan en unos polines que, debidamente reforzados, se afirman al plan del buque, o sea a las planchas que forman el llamado doble fondo.
Es norma casi general disponer de dos de estas chumaceras por cada eje, estando situadas hacia sus extremos. Estas chumaceras se construyen de fundición o acero fundido y como su misión es soportar el peso de los ejes, van recubiertas de metal blanco o antifricción, pudiendo darse el caso en pequeñas potencias de que sólo la mitad inferior esté recubierta de antifricción ya que la parte alta o tapa sólo sirve de guía.
Las chumaceras están dimensionadas para soportar estos pesos pero además van dotadas de su correspondiente engrase para evitar con ello el calor del rozamiento que, como en todo cojinete, se origina. Por esta circunstancia la mitad inferior se suele construir hueca, aprovechando este espacio como depósito del aceite para su lubricación.
En un principio se colocaban sobre el eje unas pequeñas cadenas que quedaban colgando dentro de este depósito de aceite; el giro del eje las arrastraba de manera continua con lo que el aceite era arrastrado hacia el propio eje consiguiéndose así la lubricación de la
chumacera. Actualmente estas cadenillas han sido sustituidas por unos aros o anillos bipartidos, cuyo trabajo es idéntico al de las citadas cadenillas.
Según las dimensiones de la chumacera van en ella una o dos ranuras en las que debidamente guiados pueden girar estos aros. Son de un diámetro algo mayor que el eje y quedan apoyados en él y su parte baja sumergida en el aceite del depósito con lo que, con el movimiento de giro que les imprime el eje, arrastran parte de este aceite consiguiendo así el engrase de la superficie de roce entre eje y chumacera.
Hemos indicado que los anillos son bipartidos estando dispuestos de un sistema de bisagras, a fin de poderlos colocar o desmontar con facilidad caso de tener que efectuar algún trabajo en ellos o en el cojinete.
Para poder comprobar en todo momento la cantidad de aceite que tenemos en el depósito, se dispone del correspondiente nivel con lo que, cuando se observa que éste desciende podemos añadir nuevo aceite.
En la figura 106 podemos observar cuanto estamos diciendo.
Cabe añadir que el interior de este depósito o cárter de aceite es atravesado por un tubo en forma de serpentín y que va conectado a un circuito de refrigeración de la cámara de motores y haciendo pasar por él agua de dicho circuito conseguimos que el aceite sea refrigerado, ya que de no ser así, con su trabajo irá aumentando la temperatura, tanto del aceite como de la propia chumacera pudiendo llegar a ocasionar las correspondientes averías.
Como veremos al hablar de la alineación de los ejes, las chumaceras que van situadas sobre polines, según hemos indicado, llevan en sus zonas de asiento unas piezas postizas o suplementos de hierro fundido que tienen por misión, el que éstas alcancen todas la misma altura, con lo que los ejes quedan todos en igual posición y por tanto el funcionamiento de la línea es correcto. N o existe detalle especial ni particularidad alguna, en los ejes intermedios que forman la línea, siendo suficiente cuanto hemos dicho acerca de ellos.
En toda línea de ejes, existe uno que generalmente es el que va unido al eje cigüeñal que es llamado eje de empuje. Asimismo este eje lleva una chumacera única, que al igual que el eje recibe el nombre de chumacera de empuje. Tanto la chumacera como el eje de empuje son distintos a los demás componentes de la línea y merecen una atención especial.
Reciben este nombre de empuje debido a que en ellos es donde se recibe toda la fuerza de impulso que la hélice comunica al buque para su movimiento y podemos comprender fácilmente su importancia si pensamos que toda la instalación de máquinas o motores del buque se dispone principalmente para producir una fuerza que sea capaz de moverlo y que esta fuerza la recibimos precisamente con el eje y chumacera de empuje, que podríamos considerar, en realidad, como un punto en donde actúa toda la energía que mueve el buque.
Veamos su construcción y trabajo. En un principio las chumaceras de empujé empleadas fueron las de discos múltiples, hoy caídas en desuso prácticamente aunque daremos una breve explicación sobre ellas.
Figura 107.
Chumacera de discos fijos.
Pueden ser de discos o móviles. Las primeras constan, según se ve en la figura 107, de una caja de fundición construida en dos mitades, unidas fuertemente entre sí por una serie de tomillos. La mitad inferior queda asegurada al plan del buque. La caja en su interior lleva dos bronces, alto y bajo, en los que están labradas unas ranuras.
El eje de empuje que ha de trabajar sobre esta chumacera dispone de unos discos que forman parte integrante del mismo y que se deslizarán por entre las ranuras de los bronces de la caja.
Este eje, en su giro, recibe el impulso de la hélice y al apoyar sus discos por medio de las ranuras, con los bronces de la caja, transmiten a ella dicho impulso motivando así el movimiento del buque.
Un depósito situado en la parte superior de la chimenea sirve de engrasador y por unas ranuras o patas de araña abiertas en las superficies de los bronces, permiten lubrificar las superficies de rozamiento.
Figura 108.
Figura 109.
Sección transversal de la chumacera de discos móviles.
Figura 110
En cuanto a las superficies de discos móviles constan de un basamento, en cuyos extremos llevan unos soportes o cojinetes donde apoya el eje, que sigue teniendo los mismos discos del tipo anterior, pero ahora en vez de apoyarse en unas ranuras, lo hace en unos collarines cual grandes herraduras de acero y cuya superficie va recubierta de metal antifricción. Estos collarines están apoyados y afirmados en unos tirantes que, en sentido longitudinal, unen los dos soportes que hemos indicado lleva la chumacera.
El impulso de la hélice es transmitido por los discos del eje a los collarines que a su vez lo transmiten ya al buque. Representamos esta chumacera en la figura 108.
Podemos añadir que en los dos tipos de chumaceras descritos el empuje de marcha avante se transmite por un número de discos y collares, y la marcha atrás por otro número de ellos, que acostumbran a ser los dos últimos de cada chumacera. Es decir, que siendo la marcha atrás mucho más breve, no precisa de tanta superficie de apoyo como la de avante que es la que de continuo está trabajando.
Como se ha dicho, esta clase de chumaceras y ejes ha sido abandonado, ya que para las potencias que hoy se utilizan presentaban grandes inconvenientes siendo de difícil ejecución. Modernamente el sistema empleado en la casi totalidad con más o menos variantes es el llamado tipo Michell en memoria de su realizador.
En estas chumaceras el eje lleva un solo disco que gira entre dos series de sectores de acero recubiertos de metal antifricción, conocidos con el nombre de riñones.
El cuerpo de la chumacera lleva ahora unas cajeras donde van coloca- dos los riñones girando el disco entre ellos.
El principio de funcionamiento de este tipo de chumacera está basado en la división de la superficie que apoya el disco del eje en varias secciones, que son los sectores o riñones, permitiéndoles que durante su trabajo puedan tomar determinadas posiciones.
Se ha podido comprobar experimentalmente que cuando una superficie mojada en aceite se mueve con cierta velocidad (en este caso lo es el disco del eje) , las pequeñas superficies que puedan deslizarse sobre ella (lo serán los sectores), sometidos a una presión, toman una cierta inclinación que dependerá de la velocidad con que se mueva aquélla.
Como vemos en la figura 110 el disco H que se mueve según la flecha V, actúa como indica X sobre el sector S. La capa de aceite arrastrada por el disco se introduce entre las dos superficies obligando al sector a tomar una inclinación que dependerá de la velocidad del propio disco, al tiempo que se consigue su completa lubricación.
De esta manera podemos llegar a conseguir que la presión del disco sobre los sectores alcance valores unitarios muy elevados (25 a 30 kg/cm.), de ahí que con poca superficie de roce pueda absorberse todo el esfuerzo que nos proporciona la hélice, siendo ésta la gran ventaja que este tipo de chumacera presenta sobre las demás, es decir, el poco espacio que precisa para su instalación, aunque claro es, para su funcionamiento precise gran cantidad de aceite, cosa que se consigue haciendo llegar hasta ella un ramal del circuito de lubricación forzada del motor.
Este aceite que mediante tubos debidamente orientados va a chocar entre disco y sectores, cae después al fondo de la chumacera, de donde es recogido y pasa otra vez al circuito del motor.
El número de sectores suele ser de 6 a 8 para cada cara del disco viniendo a ocupar unas 3/4 partes de su superficie, quedando la cuarta parte restante, que corresponde a su parte alta, libre de sectores.
Figura 111. Chumacera de empuje.
Tanto en las chumaceras de varios discos como en la que ahora estamos describiendo, el disco o discos del eje de empuje llevan superficies de empuje en ambas caras. Ello se debe a que en el cambio de marchas del motor la hélice girará en uno u otro sentido dando el empuje al buque en la dirección correspondiente, motivando que en la marcha avante el eje actúe por una de sus caras y en la de atrás por la otra. Por esta razón el eje tiene cierto desplazamiento, o sea que entre el disco y los anillos o sectores existe un huelgo que viene a ser alrededor de un milímetro y que es absorbido por el eje al iniciarse cada inversión y ser empujado por la hélice, desplazándose de una posición a otra para que el disco pueda apoyarse en los sectores de la marcha iniciada. De aquí que los sectores se designen por el nombre de la marca a que van destinados que serán sectores de marcha avante o de marcha atrás, si bien todos ellos están construidos de idénticas características.
En la figura 111 vemos el eje de empuje E, cuyo disco H gira entre dos series de sectores, 6 para la marcha avante y 6 para la de atrás, que van colocados en la cajera o ranura R.
C es el eje cigüeñal en su unión al empuje, siendo el plato P el de unión al eje intermedio. Dentro de la misma chumacera va el cojinete B que sirve de apoyo al propio empuje. El sector M colocado en su parte alta sirve para mantener en su sitio a los sectores S. El aceite de la lubrificación llega por unos tubos, no visibles en la figura, a la parte alta pasando, después de engrasar, al conducto N de donde pasa nuevamente al circuito de recuperación del motor. Un termómetro T introducido dentro de uno de los sectores, nos indica en todo momento la temperatura existente.
Figura 112
Manguito de unión del eje de cola con el intermedio.
Por su importancia, requiere el empuje una especial atención, ya que una irregularidad en su funcionamiento puede ocasionar averías de gran consideración. Por ello hay que vigilar de manera constante el sistema de engrase y observar su temperatura. Un fallo en el aceite motiva que, rápidamente puedan fundirse los sectores o sea, su metal antifricción por el aumento de temperatura tan enorme que ocasiona el roce del disco del , eje sobre ellos.
Además del termómetro T, anteriormente indicado, suelen instalarse en las modernas chumaceras, un sistema de alarma, acústico u óptico, los cuales están dispuestos de manera tal que si llega a fallar el aceite, o bien si la temperatura alcanza un límite fijado de antemano, nos avise inmediatamente.
Debemos tener en cuenta que siendo el empuje el punto en el que recogemos todo el impulso de la hélice al tener alguna avería en él, queda el buque sin movimiento hasta que la citada avería pueda ser reparada. Comprendamos pues la importancia que tiene así como los constantes cuidados y atenciones que nos merece.
Hemos hablado del empuje y ejes intermedios de transmisión. Veamos ahora en qué forma el eje pasa al exterior del buque para mover la hélice.
Cuando la línea de ejes llega al extremo de popa donde las líneas del casco ya se afinan, entonces, el último de los ejes, que es el llamado eje de cola, atraviesa dicho casco, pero es necesario para ello tener una estanqueidad a fin de que el agua del mar no pase al interior del buque.
El eje de cola, por el extremo de unión al eje intermedio, puede terminar en plato de acople, como los demás ejes, aunque también es corriente que no disponga de tal plato de unión sino, como se indica en la figura 112, en la que vemos que sobre unas ranuras labradas en los propios ejes van los aros A y B, bipartidos y ajustados a sus ranuras; en estos aros I se anula el esfuerzo de tracci6n que la unión pueda ejercer en los ejes sobre los cuales tenemos también las chavetas C y D. Un manguito de acero fundido E, ajustado a los ejes, los abraza mediante una serie de tornillos T, de manera firme, con lo que tenemos la unión de ambos.
Figura 113. Bocina y eje de cola.
Figura 114
Sección bocina-eje. 1. - Eje. 2 - Camisa bronce. 3. -Tiras guayacán. 4. - Tubo bocina
Esta forma de unir los ejes tiene por objeto, el que cuando tengamos que efectuar en el eje de cola algún trabajo, podamos con mayor facilidad desmontarlo; ya que al ir situado en el tubo llamado bocina, que ahora explicaremos, desabrochando el manguito E, podemos arrastrar al eje hacia el exterior, cosa que no nos sería posible de tener plato de acople pues por su mayor diámetro no pasaría por el citado tubo, y habría que desmontarlo hacia el interior, donde el reducido espacio de que se dispone, hace que el trabajo se realice con mayor dificultad.
El eje de cola se construye de hierro o acero al igual que los demás ejes de la línea, pero se recubre de una camisa de bronce que puede cubrirle en toda su longitud, o sólo en las secciones de roce. Para llevar a cabo la colocación de esta camisa suele tornearse a un diámetro interior ligera- J mente inferior (décimas de milímetro). Después se calienta para que se dilate y en estas condiciones, rápidamente, se introduce en el eje. Así, al enfriarse de nuevo y volver a su medida normal, se adapta de manera firme al eje.
El otro extremo del eje que será el extremo final de la línea, termina en un cono en donde se ajusta el núcleo de la hélice, llevando a continuación una mecha roscada para la colocación de la tuerca que sujeta dicha hélice.
La camisa de bronce que recubre el eje, llegará hasta el cono de la hélice y ajustará sobre ella con la interposición de un anillo de goma, con lo que se protegerá al propio eje de la acción galvánica a que se vería sometido si llegase a estar en contacto con el agua del mar.
El eje de cola sale al exterior del buque por el tubo de la bocina. Es éste un tubo de hierro fundido, debidamente reforzado con nervios de sentido longitudinal y transversal, yendo colocado en agujero tornado sobre el codaste, que es la pieza de fundición donde termina la parte posterior del buque.
Según se ve en la figura 113, su extremo interior termina en un ensanchamiento o cajera para colocación de la empaquetadura ensebada que, siendo sujetada por el prensa A, sirve para dar mayor estanqueidad eliminando así las posibles pérdidas de agua que hubiesen entre eje y bocina.
El extremo exterior va roscado para la colocación de la tuerca B, con lo que la bocina