Bueno, al que le interese el tema, lo mejor es que se lea
aquí de la página 164 a la 182. Viene detallado el proceso de elección de hélice para un barco concreto y cómo se obtienen los diagramas citados en este hilo.
Siento no poder poner nada similar en español, lo hay, por supuesto, pero no lo encuentro en la web, y el libro citado tiene la ventaja de que los ejemplos son de un velero de 41 pies con propulsión auxiliar.
Las curvas de la hélice parten de curvas de resistencia del barco en su conjunto, resistencia al avance, por olas y resistencia al viento de obra muerta y aparejo. Esto crea una curva en la que la resistencia va aumentando a medida que aumenta la velocidad del barco.
Para el mismo barco esa curva no es la misma si el mar está en calma que hay un mar formado y mucho viento. O si el casco está limpio o parece una batea de la ría de Arosa. Para la misma velocidad, la resistencia será mayor si hace mar o si el casco está sucio. Estas curvas estarán
por encima de la de mar en calma.
Para vencer una resistencia determinada nos hace falta una potencia determinada. Y viceversa, para una potencia determinada podremos vencer una resistencia determinada y por tanto alcanzar una velocidad determinada, que será más alta con mar en calma y más baja con mar formada.
Para esas velocidades máximas, digamos 9 nudos con mar en calma y 6 con mar gruesa, podemos calcular un diámetro ideal y un paso ideal (utilizando normalmente series sistemáticas de comportamiento de hélices). Tendremos que escoger pues una hélice que se ajuste lo más posible a esos parámetros (que no van a ser exactamente iguales para un caso que para otro). Podríamos construir la hélice ex profeso, pero tampoco nos aseguraría tener el máximo rendimiento en las dos condiciones.
Con la hélice escogida podremos ver qué prestaciones nos permitirá. Aquí es donde se dibuja un diagrama del tipo del que aparece en el post #12, con la curva de potencia y revoluciones del motor que tenemos y las curvas de resistencia de la hélice que hemos escogido según
sus revoluciones y la velocidad del barco (la diferencia entre velocidad del barco y de la hélice se desprecia, no todos los autores lo hacen, pero aquí si). Estas curvas van referidas a revoluciones reales de la hélice, y reflejan por tanto la relación de revoluciones que salen de la reductora, en la escala inferior vemos las revoluciones por segundo de la hélice y las revoluciones por minuto del motor.
Podemos perfectamente dibujar varias curvas para la misma hélice, y eso me parece bastante importante, pues no solamente nos interesa la hélice que nos haga ir más rápido con mar calmo, sino que también nos interesa saber qué hélice nos permitirá obtener del motor la máxima potencia con mar formado.
En el gráfico reseñado:
vemos que con el mar en calma esa hélice va demasiado poco cargada (pediría un paso o diámetro mayor) y que alcanzamos las revoluciones máximas del motor sin aprovechar toda su potencia. Pero con mar formada casi alcanzamos el punto ideal de máximas revoluciones y máxima potencia y podremos sacarle el máximo partido al motor en esas condiciones que probablemente son las más importantes.
En principio, es más seguro que esa curva pase por debajo del punto ideal, porque, en el caso de que la resistencia aumentara (imaginemos el casco sucio o un mar superior al calculado), la curva se movería hacia arriba (mayor resistencia para la misma velocidad), y todavía habría potencia disponible.
Vamos al caso de marcha atrás. Desconozco si hay series sistemáticas de rendimiento de hélices marcha atrás. En principio, entiendo que los parámetros principales que van a afectar a su rendimiento son los mismos: diámetro y paso.
Y las curvas de resistencia del casco van a ser más parecidas a las de mar formado que a las de mar en calma, porque para la misma velocidad, la resistencia del casco va a ser mayor que yendo avante. La curva estaría claramente
por encima de la de mar en calma.
Teniendo eso en cuenta, y como utilizamos la misma hélice del mismo diámetro y del mismo paso, si la curva avante con mar en calma fuera ideal (que pasara por el punto de máximas revoluciones y potencia), la de marcha atrás sobrepasaría ese punto y no conseguiríamos llegar a las revoluciones máximas ni a la potencia máxima.
Si el cálculo está hecho para la hélice con mar formado puede que si, pero realmente no tengo datos para saber si las resistencias atrás son similares a las de mar formado, son superiores o se hallan entre las de mar formado y mar en calma.
¿Que pasa si la relación de la reductora no es la misma que avante?, igual que si fuera avante, si la relación es mayor, a máximas revoluciones del motor, la hélice gira más despacio, es como si desplazaramos la curva entera de la hélice a la izquierda. La del motor sigue en el mismo sitio, y si la curva de la hélice con mar en calma fuera ideal, nos encontraríamos con que no podríamos alcanzar ni las revoluciones ni la potencia máxima.
En cambio, si la curva de mar en calma es como la de la figura, desplazarla a la izquierda nos acercaría al punto ideal, que tal vez sea la intención de los fabricantes de las reductoras.
Si analizamos el comportamiento con respecto al diagrama del post #7
suponiendo que la figura refleja el ángulo de ataque óptimo (que proporciona mayor sustentación y por tanto mayor empuje y par); el que una curva de hélice de la primera figura esté por debajo de la ideal, significa que el flujo entra en la pala con un ángulo demasiado pequeño, la hélice estaría infracargada y deberíamos aumentar paso para llegar al ángulo óptimo. Como el paso es el mismo y si no cambiamos de hélice no lo podemos variar, ese ángulo óptimo también lo conseguiríamos disminuyendo las revoluciones, que es lo que pasa al tener una relación mayor de reductora en la marcha atrás. Puede que no podamos mover el piñón pequeño de una bici si nos encontramos con una cuesta arriba, pero si aumentamos la relación, pasamos a un piñón más grande y giramos menos veces la rueda para la misma potencia aplicada, sí que podremos.
Creo que habría que cuantificar todo, para un barco concreto para saber si la modificación de la relación es la correcta o nos pasamos por el otro extremo, pero sabiendo que la relaciones son esas, se puede escoger perfectamente una hélice de parámetros adecuados y que cumpla honorablemente con las condiciones más importantes a las que nos tenemos que enfrentar. Y me extrañaría que si no fuese positivo, uno de los fabricantes más importantes del mundo de motores marinos utilizara esas relaciones en sus reductoras.
Perdón por el ladrillo, un saludo
