Da Palermo a Rio de Janeiro in gommone [pag. 24]

Ritorniamo sui consumi, argomento che è particolarmente caro a molti di noi.

Scusate il tono, piuttosto tecnico e quindi abbastanza tedioso, ma necessario se vogliamo ottenere una certa attendibilità dall'analisi.
Chi smetterà di leggere alla secona riga, sarà assolutamente giustificato



Parto da quanto ho già pubblicato in passato, qui.
Si tratta del grafico coppia / potenza / numero di giri /elica, relativo ad un motore abbastanza simile (ancorché di potenza circa metà) di quelli che verranno usati nel Raid Palermo-Rio.
Si evince che l’andatura economica si ha a circa la 1/2 - 2/3 della massima velocità di rotazione.

Ora, per i Volvo Penta del raid abbiamo la seguente tabella:

red1 ha scritto:

Andando a guardare il consumo di questi motori efb dovremmo avere questi dati:

a 800 RPM consumo di 1,6 l/h
a 1000 RPM consumo di 2,2 l/h
a 1500 RPM consumo di 4,0 l/h
a 2000 RPM consumo di 7,5 l/h
a 2500 RPM consumo di 13,0 l/h
a 3000 RPM consumo di 20,5 l/h
a 3500 RPM consumo di 31,0 l/h
a 4000 RPM consumo di 45,0 l/h

che suggerisce che il minimo consumo si ha a circa 2000 rpm.
A questo regime di rotazione (per analogia con il motore Lombardini della prima figura) la potenza assorbita dall’elica è circa la metà della potenza massima erogabile (e assorbibile dall'elica). Quindi alla velocità di crociera i due motori produrranno 200 hp. Con il consumo indicato di 15 l/h complessivi, rapportato a 200 hp utilizzati, avremmo un consumo specifico pari a 60 g / (hp * h).
Non ci credo.
I migliori motori diesel al mondo, i Wartsila due tempi corsa extra lunga (oltre 3 metri), velocità di rotazione ultra bassa (70 rpm) e peso extralarge (fino a 2000 tonnellate ) non riescono a scendere sotto i 120 g / (hp * h).
Allora, la risposta è che a quel regime di rotazione, se è vero che consumano 15 l/h complessivi, probabilmente erogano una potenza molto più bassa dei 200 hp indicati, meno della metà, probabilmente intorno a 80 hp complessivi. Ma questa potenza, molto probabilmente, non è sufficiente per muovere in planata quel bestione da 4 tonnellate.

Oppure, consumano di più.


Ulteriore questione, a che velocità viaggia il gommone, quando i motori girano a 2000 rpm?
Se il rapporto al piede è 2 (ragionevole) e le eliche hanno passo 21 (ragionevole) si ha una velocità teorica di 17 nodi e quindi effettiva di 15 nodi (ragionevole).
Se il consumo complessivo fosse 15 l/h si avrebbe un consumo di 1 l/nm a 15 nodi (come ipotizzato da Red1). Ma ho dimostrato che il consumo non può essere coì basso, ma il realtà è almeno il doppio, e quindi il minimo consumo prevedibile è pari a 30 se non 35 l/h cui corrisponde un consumo di 2-2.5 l/nm.
Quindi alla domanda

Red1 ha scritto:

Considerato che i motori sono due e che funzioneranno quasi sempre a basso regime il dato stimato di 1l /miglio per ciascun motore è verosimile?

la risposta è probabilmente negativa.


Bene, tiriamo le somme di questa analisi teorica.
La richiesta di carburante per poter percorrere le circa 900 miglia fra le isole di Capo Verde e l’Arquipélago de São Pedro e São Paulo (aggiungendo anche un 20% si riserva) sarebbe pari a 900 x 30 / 15 x + 20% = 2200 litri.



Vediamo i risultati sperimentali:

red1 ha scritto:

Il gommone è stato varato e sono iniziati i primi test. Lo staff è molto sodisfatto dei consumi dei due volvo penta, infatti con a bordo 14 persone ed alla velocità di 28 nodi il consumo complessivo è stato di 38l/h.

e quindi il consumo totale previsto è 900 / 28 x 38 + 20%= 1500 l, circa la metà di quanto calcolato da me su base teorica
Ipotizzando per questi motori un consumo specifico di 170 g / (hp * h) si ha che a 38 l/h corrispondono circa 180 hp, dato ragionevole, ancorché un pohino basso, per mantenere in planata quel bestione, ma, probabilmente, non a 28 nodi, piu ragionevolmente a 20-22. Questo valore è abbastanza compatibile con i calcoli che ho effettuato in precedenza, con un (poco) diverso rapporto al piede e con un (poco) diverso passo delle eliche.
imho, il valore di consumo riportato (38 l/h) è un pohino basso, ma, come già detto in precedenza, sono scettico ma non incredulo.



Infine, anche nelle ipotesi più favorevoli il rifornimento

red1 ha scritto:

di 3 serbatoi in plastica rigida per il gasolio, due da 400 l circa ciascuno + uno di 250 l, con uno stivaggio in carena di complessivi 1050 l di gasolio.

è sicuramente insufficiente, e quindi sarà necessario che

red1 ha scritto:

Altri serbatoi saranno sistemati sopra la coperta

per almeno un altro migliaio di litri di gasolio.



Ovviamente,

Red1 ha scritto:

Altri test riguarderanno le eliche, che si proverà a sostituire con delle eliche più corte per recuperare circa 200 RPM.

nell'ootica di far ruotare i motori a rpm ottimi.

Analisi sbalorditiva oltreché molto tecnica e minuziosa.
Sono andato a controllare i dati specifici e la curva dei consumi forniti dalla casa madre e per il D3- 200 cv. I consumi dichiarati a 2000 RPM sono persino un pelino più bassi dei dati da me forniti in precedenza, che si riferivano al D3 - 220 cv. Circa 7 l/h.

I dati e i relativi grafici sono visionabili, all'interno del pdf, a questo link
https://www.volvopenta.com/VOLVOPENTA/ITALY/IT-IT/MARINE_LEISURE_ENGINES/AQUAMATIC/C_DIESEL_STERNDRIVE/Pages/d3_220_DPS.aspx

Io, aimè, non sono un ingegnere meccanico e quanto riferito nel topic è stato "rubacchiato" e appreso durante la conferenza stampa, ma mi piacerebbe tanto, anzi tantissimo, che Sergio Davì o qualcuno del suo staff ci leggesse, perché l'analisi scientifica fatta da fran evidenzia discrepanze non irrilevanti sui consumi di carburante, 2-2,5 l/nm piuttosto che 1 l/nm.

Un breve commento ai grafici Volvo Penta.


Le curve di potenza e coppia riportate nei grafici derivano da misure.

Le curve di consumo, invece, sono teoriche.

Chissa' perche' non sono riportati i consumi misurati.



Un grande politico del passato faceva peccato a pensare male, ma spesso c'azzeccava.

Posso dire di avere un motore simile per tecnologia, 250 cv common rail i consumi con un gommone di quasi 3 tonnellate sono sotto 1 litro al miglio di media. Con un duo prop probabilmente avrei un ulteriore risparmio e magari con una motorizzazione leggermente più esuberante come in questo caso i consumi potrebbero scendere ancora di qualcosa....ad occhio 1 litro al miglio mi sembra ottimistico, ma molto più vicino alla realtà dei 2,5 litri/miglio.

Io non ci credo neanche se lo vedo un litro a miglio !

Ottimi i calcoli forniti da fran e verosimili le sue conclusioni.

Segnalo solo un paio di variabili (le do per certe perché seguo direttamente l'impresa di Sergio nell'altro sito ove sono presente dal 2008).

1) man mano che la barca si alleggerisce per il progressivo consumo di carburante verranno sostituite le eliche per ottimizzare prestazioni e consumi,
2) durante tutte le ore notturne il gommone naviga fuori planata in dislocamento (circa 7 nodi costanti) con consumi l./miglio ancora più contenuti.

Incredibile la preparzione psico-fisica dell'equipaggio (3 persone due alla guida e uno a riposo) diretto dal comandante Sergio forte di una grande esperienza di raid sempre spettacolari e impegnativi.

Non ci resta che augurare loro la migliore navigazione e un caloroso "in bocca alla balena".

P.S. - I loro calcoli sui consumi in condizioni normali in andatura planante con carico medio di carburante si basano su circa 2l./miglio per entrambi i motori. Sappiamo che i motori a ciclo diesel consumano circa il 15% in meno rispetto alla stessa potenza dei 4t a benzina.

Leggermente OT e per pura curiosità.


La ditta Wärtsilä , che produce i migliori diesel marini al mondo, come ho scritto pochi post sopra, non può permettersi di barare nei datasheet illustrativi delle prestazioni dei propri motori e deve cercare di dare valori estremamente attendibili, per evitare non solo figuracce ma anche cause civili dal costo non trascurabile.


Vi spiego questo mio punto di vista partendo dal consumo del loro motore più performante, Wärtsilä RT-flex96C.
Per questo motore è indicata una potenza di 80080 kW ed un consumo compreso fra 172 g/kWh a pieno regime e 163 g/kWh al 65% della potenza.
Combinando questi due dati abbiamo un consumo orario compreso fra 13770 kg/h (WOT) e 8480 kg/h (65% WOT).

Ipotizziamo adesso che una nave equipaggiata con questo motore (per esempio la Estelle Mærsk, una super porta container da 171.000 tonnellate di stazza lorda) debba spostarsi da Hong Kong a San Francisco alla sua velocità di esercizio di 20.9 nodi che potrebbe corrispondere appunto al 65% WOT. La rotta totalizza circa 5000 nm e quindi la nave ci impiegherà circa 240 ore, con un consumo totale di circa 2030 tonnellate di combustibile (olio pesante, gasolio, nafta o quello che sia).

Se il costo del carburante fosse completamente esente dalle tasse e dalle accise tanto care ai governanti italiani , potremmo stimare in 0.6 € / kg il costo per un totale di circa 1.250.000 eurozzi.


Sbagliare la previsione del consumo di solamente il 5 % porterebbe ad un aggravio di costi per quel singolo viaggio, di circa 60.000 eurini.

Notate che i datasheet di quel motore indicano i consumi al grammo : sbagliare la stima del consumo di qualche grammo porterebbe ad un errore, appunto, di qualche %, che, tradotto in soldoni, fanno quei 60.000 eurini di cui sopra

Citazione:

che suggerisce che il minimo consumo si ha a circa 2000 rpm.
A questo regime di rotazione (per analogia con il motore Lombardini della prima figura) la potenza assorbita dall’elica è circa la metà della potenza massima erogabile (e assorbibile dall'elica). Quindi alla velocità di crociera i due motori produrranno 200 hp. Con il consumo indicato di 15 l/h complessivi, rapportato a 200 hp utilizzati, avremmo un consumo specifico pari a 60 g / (hp * h).
Non ci credo.
I migliori motori diesel al mondo, i Wartsila due tempi corsa extra lunga (oltre 3 metri), velocità di rotazione ultra bassa (70 rpm) e peso extralarge (fino a 2000 tonnellate UT ) non riescono a scendere sotto i 120 g / (hp * h).
Allora, la risposta è che a quel regime di rotazione, se è vero che consumano 15 l/h complessivi, probabilmente erogano una potenza molto più bassa dei 200 hp indicati, meno della metà, probabilmente intorno a 80 hp complessivi. Ma questa potenza, molto probabilmente, non è sufficiente per muovere in planata quel bestione da 4 tonnellate.

una sola considerazione alla condivisibilissima analisi del mio Proff.

spulciando le tabelle messe a disposizione dalla Volvo

@ 2000 rpm si dichiarano circa 90 kw (112 cv) per motore ( ergo circa 240 cv complessivi che a imho sono sufficiente a sostentare in planata 4000 kg con un rapporto kg/cv di circa 16 )

sempre @ 2000 rpm si dichiarano ben 420 Nm di coppia disponibile (ovvero oltre l'80% della coppia massima)

mentre non ho problemi ad accettare i dati di cui sopra, rimane un forte dubbio circa il consumo dichiarato... inferiore di circa la metà rispetto ai Diesel più parsimoniosi in commercio...

E io che ho detto?

fran ha scritto:

Oppure, consumano di più.

Ho anche detto, poco dopo, che le curva delle potenze sono reali mentre le curve dei consumi sono teoriche, chissà perchè?


Ho quindi fatto peccato, come ammoniva un famoso politico dei tempi passati

il problema è che questi poveri cristiani rimarranno nel bel mezzo dell'atlantico con i serbatoi vuoti