Medidas técnicas En esta sección se describen diversas medidas para lograr un uso eficiente de combustible que requieren inversiones en equipo nuevo o en la modificación de equipo existente. Muchas de las ideas técnicas esbozadas resultan más útiles en los casos en que los propietarios tienen previsto construir una nueva embarcación o renovar una existente. Siempre que es posible se dan algunas indicaciones sobre el costo de las alternativas técnicas, así como sobre el ahorro de combustible que puede suponer su aplicación. No se ha hecho especial hincapié en una descripción detallada de los aspectos financieros de los costos y ahorros, sobre todo por la gran variabilidad de los costos en las zonas geográficas para las que se ha concebido esta guía. LA HÉLICE La hélice es el elemento técnico unitario más importante de una embarcación. Su diseño y características repercuten directamente en el grado de eficiencia de la utilización del combustible. El mal diseño de las hélices es el factor más frecuente de utilización ineficiente del combustible. En la presente sección se exponen algunos de los conceptos básicos relativos al diseño de las hélices, mientras que en el anexo 4 se describe un método rápido y fácil para verificar, aproximadamente, la adecuación de una hélice instalada. Es importante tener presente en toda esta sección que el diseño de la hélice no es nada sencillo, en particular en el caso de las hélices de los arrastreros, para cuyas características técnicas hay que recurrir a personal cualificado y con experiencia. Esa asistencia puede obtenerse ya sea de representantes locales de los fabricantes de hélices y motores o bien, en algunos casos, de servicios técnicos de programas gubernamentales de extensión pesquera. ¿Cuál es la función de la hélice? La respuesta parece obvia: una hélice convierte la fuerza que produce el motor en impulso para mover la embarcación en el agua. Al diseñar la hélice es importante garantizar su eficiencia para impulsar la embarcación. Factores que inciden en la eficiencia de la hélice Diámetro. El diámetro de la hélice es el factor individual más importante que determina el grado de eficiencia de la hélice. Ésta funciona expulsando agua de la popa de la embarcación para que ésta avance. Desde el punto de vista de la eficiencia, es preferible expulsar de la popa una gran cantidad de agua con un ritmo relativamente lento, que expulsar rápidamente un volumen pequeño para conseguir el mismo impulso hacia adelante. Por consiguiente, el diámetro de la hélice siempre debe ser el más grande posible teniendo en cuenta las características de la embarcación (con la debida distancia entre las palas y el casco) para que pase por la hélice el mayor volumen de agua posible. El diámetro de la hélice debe ser el más grande posible teniendo en cuenta el diseño del casco y la instalación del motor. En un estudio monográfico bien documentado (Berg, 1982) sobre la sustitución de la hélice de una embarcación de pesca por una de mayor diámetro, se demostró que era posible reducir en un 30 por ciento el consumo de combustible a velocidad de crucero e incrementar en un 27 por ciento la tracción sobre bolardo (fuerza máxima de remolque). En este caso, se sustituyeron la hélice y la caja reductora y se duplicó el diámetro de la hélice; esta operación sólo fue posible porque al construir la embarcación se había dejado un vano (el espacio destinado a la hélice) muy grande. Revoluciones del eje (RPM). Cuanto mayor sea el diámetro de la hélice, menos revoluciones por minuto se necesitarán para absorber la misma fuerza. Por consiguiente, una hélice eficiente no sólo debe tener el diámetro más grande posible, sino que también es necesario que las revoluciones del eje sean lentas. Esto se consigue por lo general instalando un dispositivo reductor entre el motor y el eje de la hélice. Sin embargo, hay que recordar que una hélice grande y un dispositivo con gran capacidad de reducción siempre son más caros que una hélice más pequeña y un dispositivo más sencillo. Foto 1 Erosión incipiente como resultado de la cavitación cerca del borde de ataque de la cara anterior de la pala J. WILSON Debe seleccionarse una caja reductora que permita alcanzar un máximo de 1 000 RPM en la hélice Cavitación. La cavitación es un problema causado por el mal diseño de la hélice y, si bien no incide directamente en el grado de eficiencia de la utilización de combustible, indica que la selección de la hélice instalada no era correcta; a largo plazo, los efectos de la cavitación pueden provocar un aumento de consumo de combustible. La cavitación se produce cuando la presión en la cara anterior de las palas de la hélice es tan baja que se forman burbujas de vapor y turbulencias. Cuando las burbujas de vapor pasan por la superficie de las palas desde las zonas de menor presión, estallan y se condensan para volver a convertirse en agua. Normalmente, las burbujas se forman cerca del borde de ataque de la cara anterior de las palas de la hélice y estallan cerca del borde de salida, en general, con mayor incidencia en el extremo de las palas. El estallido de las burbujas de vapor puede parecer algo sin importancia, pero en realidad es un fenómeno muy violento que produce desgaste y corrosión en la superficie de las palas y puede llegar incluso a agrietarlas. Por extraño que parezca, la cavitación suele ir acompañada de un bajo consumo de combustible, porque la hélice no puede absorber la potencia transmitida por el motor y éste funciona con subcarga. La única solución para el problema de la cavitación consiste en cambiar la hélice. Se puede examinar la posibilidad de instalar una hélice con más palas, o con un diámetro más grande. Número de palas. En general, a una velocidad determinada de rotación del eje (RPM), cuanto menos palas tenga una hélice mejor será. Sin embargo, si tiene menos palas, cada una de ellas soportará una carga mayor. Esto puede causar mucha vibración, sobre todo en una hélice de dos palas, y contribuir a la cavitación. Cuando el diámetro de la hélice está limitado por el tamaño del vano, quizá sea preferible que el eje gire a menos revoluciones y la fuerza se absorba con un mayor número de palas. Superficie de las palas. Una hélice con palas angostas (en la cual la relación entre la superficie total de las palas y el área engendrada por el radio es baja; véase la figura 8) resulta más eficiente que una con palas anchas. Sin embargo, las hélices con una relación baja de la superficie de las palas son más propensas a la cavitación porque el empuje de la hélice se distribuye sobre una superficie más pequeña de las palas. Para prevenir la cavitación, la relación de la superficie de las palas debe ser mayor que el valor más eficiente. Sección de las palas. El espesor de las palas de una hélice tiene escaso efecto en la eficiencia, dentro de los límites necesarios para que las palas tengan fuerza suficiente. Sin embargo, de forma semejante a la relación de la superficie de las palas, el espesor de la sección puede incidir en la cavitación: las hélices de palas más gruesas producen mayor succión y son más propensas a la cavitación. El núcleo. El tamaño del núcleo de la hélice afecta directamente a la eficiencia de ésta. Esto es particularmente importante si se considera la instalación de una hélice de paso variable, que tiene un núcleo significativamente más grande que otra equivalente de paso fijo. En general, la disminución de la eficiencia debida al mayor tamaño del núcleo de una hélice de paso variable es de aproximadamente un 2 por ciento. FIGURA 8 Relación área-disco Se observa una pérdida de la eficiencia de una magnitud semejante cuando el núcleo es de mayor tamaño, como en muchas hélices de motores fuera borda, por donde se descargan los gases de escape. Caída. La caída de las palas de una hélice no tiene efectos directos en la eficiencia de ésta, pero los efectos de la interacción entre la hélice y el casco sí son importantes. A menudo, según la forma del vano en el casco, cuanto mayor sea la caída a popa de las palas de la hélice, más grande podrá ser el diámetro de ésta y la caída pasará a ser muy favorable. Sin embargo, una caída mayor requiere una hélice más fuerte, más pesada, cuya fabricación es más costosa Espacio libre entre la hélice y el casco y vano de la hélice. La distancia entre la hélice y el casco influye en la eficiencia de funcionamiento de la hélice en el flujo del agua en torno del casco y afecta a la intensidad de la vibración causada por la hélice. En el cuadro 3 se muestran los valores recomendados. En general, cuanto más grandes sean esas distancias, mejor. Sin embargo, si el vano es pequeño, cuanto mayores sean esas distancias, menor podrá ser el diámetro de la hélice y menor será la eficiencia. Si en la fase de diseño se prevé que esas distancias sean grandes, se debe alzar la bovedilla y ello podría exigir que la línea de flotación sea más obtusa inmediatamente a proa de la hélice. Con esto aumentaría la resistencia del casco en el agua. Un vano pequeño requiere una hélice de diámetro pequeño, que quizás no pueda absorber eficientemente toda la potencia del motor, lo que daría lugar a un rendimiento ineficiente, daños en el motor o poca capacidad de arrastre. Se puede encontrar una solución intermedia para un vano pequeño, por ejemplo mediante lo siguiente: establecer una nueva angularidad del eje (para lo cual se debe remontar el motor); utilizar una prolongación del eje (para lo cual a menudo se debe desplazar el timón); o instalar una hélice con una mayor relación área-disco. FIGURA 9 Rake o caída de las palas CUADRO 3 Distancias de protección de la hélice (% del diámetro de la hélice) 1 Distancia mínima entre las puntas de las palas y el casco1 17 % 2 Distancia mínima entre las puntas de las palas y la quilla 4% 3 Distancia mínima entre el dormido de popa y la hélice a un 35 % del diámetro de la hélice1 27 % 4 Distancia máxima entre la hélice y el timón a un 35 % del diámetro de la hélice 10 % 5 Distancia máxima al extremo del eje libre 1 Estas distancias están estrechamente asociadas al número de palas y se pueden calcular como sigue: 1 = 0.23 - (0,02 × n) y 3 = 0.33 - (0,02 × n) donde n = número de palas de la hélice. FIGURA 10 Distancias de protección de la hélice 4 × diámetro del eje Fuente: Smith, Lapp y Sedat, 1985. Foto 2 Si se colocan dispositivos que ocupan parte del vano de la hélice, sobre todo a proa de ésta, se reduce la eficiencia y aumenta la vibración J. WILSON Foto 3 Distancia demasiado pequeña entre el dormido de popa y la hélice J. WILSON Foto 4 Distancia muy pequeña entre el casco y la punta de las palas J. WILSON Foto 5 y 6 Una mala instalación; obsérvese el deterioro de las puntas de las palas, el ensuciamiento excesivo de la superficie del casco y el mal aprovechamiento del vano de la hélice J. WILSON J. WILSON En general: Las distancias a las puntas de las palas deben ser lo más pequeñas posible dentro de las normas, para que la hélice pueda ser lo más grande posible. La distancia entre la hélice y el timón debe ser pequeña para mantener el control de la dirección. La distancia entre el dormido de popa y la hélice debe ser grande. En el diseño y la instalación de las hélices de los arrastreros, el espacio entre la punta de las palas y el casco puede ser tan pequeño como un 8 a un 10 por ciento del diámetro de la hélice. La desventaja del aumento de la vibración se compensa con el aumento del empuje y de la eficiencia de una hélice de diámetro más grande. La distancia entre la punta de las palas y el casco nunca debe ser de menos de 50 mm en ninguna embarcación. El estado de las palas. Un mal estado de las palas por causa de averías, contaminación, corrosión o erosión reduce la eficiencia de la hélice. El grado en el cual el estado de la superficie de las palas influye en la eficiencia depende de la velocidad y la carga de la hélice; una hélice muy cargada es más sensible al estado de la superficie. Rugosidad y daños. La eficiencia de una hélice depende mucho de la rugosidad de la superficie y de los posibles daños de las partes exteriores de las palas, en particular en el borde de ataque proel (baja presión), donde la rugosidad provoca cavitación precoz. La cavitación erosiona el material de las palas y aumenta la rugosidad de su superficie. En las hélices más grandes, la rugosidad puede dar lugar a un aumento del consumo de combustible de hasta un 4 por ciento al cabo de 12 meses de servicio. Los daños en los bordes de arrastre de las palas, en particular las curvaturas, afectan a las características sustentadoras de la sección de las palas y dan lugar a una carga insuficiente o excesiva a las revoluciones de diseño del eje. Esto tendrá efectos graves en el aprovechamiento del combustible y, en el caso del motor diésel, en el estado del motor. Las embarcaciones con motor fuera borda que navegan en aguas poco profundas o atracan en la playa son particularmente sensibles a la ineficiencia en la utilización de combustible cuando tienen hélices averiadas. Incrustaciones. Los efectos de la incrustación de malezas y moluscos sobre la eficiencia de la hélice son mucho más importantes que la rugosidad. Su magnitud depende de que los restos de vegetación permanezcan incrustados en la hélice durante el funcionamiento; si hay cavitación, generalmente se explusan las incrustaciones de las partes exteriores más importantes. En ensayos navales realizados en los Estados Unidos se encontró que la incrustación de malezas en la hélice por sí sola daba lugar a un aumento del consumo de combustible de un 10 por ciento al cabo de 7 meses y medio. El mantenimiento y la limpieza de las palas de la hélice pueden aportar beneficios importantes con relativamente poco esfuerzo. La superficie de la hélice es muy pequeña en comparación con el casco, y se consiguen ahorros proporcionalmente mayores (mejor dicho, se pueden evitar más pérdidas) por persona-hora de esfuerzo con un buen mantenimiento de las palas de la hélice. Las hélices más grandes requieren un acondicionamiento y pulido periódicos de la superficie, en particular si la cavitación, la corrosión o las averías son considerables. Este trabajo se debe hacer con cuidado y se debe confiar a un personal capacitado, para evitar mayores daños. Dispositivos. Los dispositivos periféricos tales como aletas y toberas pueden mejorar la eficiencia de la hélice, pero ello depende mucho del grado de eficiencia de la misma antes de instalarse el dispositivo y de la idoneidad de ésta para el uso que se hace de ella. Cabe señalar que las aletas y toberas requieren un diseño especial, su instalación puede ser costosa y se pueden averiar con facilidad. Tienen aplicaciones específicas (el entubamiento de la hélice se examina con más detenimiento en la pág. 22). Diseño de la hélice: ¿tiene usted la hélice adecuada? Lo primero que se debe hacer a fin de determinar si la hélice instalada es adecuada para la embarcación y para el motor es proceder a la observación. ¿Es el rendimiento de la embarcación semejante al de otras de potencia y diseño similares? Si la respuesta es negativa, es importante que no se saque apresuradamente la conclusión de que la hélice no es la adecuada. También se deben considerar otros factores, como el estado de la obra viva. ¿Cuándo se limpió y se pintó por última vez la embarcación? ¿En qué estado se encuentra la hélice? ¿está limpia e indemne y su superficie se mantiene lisa? ¿Qué potencia tiene el motor y en qué estado se encuentra éste (si conserva la potencia)? La hélice puede ser inadecuada si: el motor no alcanza las RPM de diseño y se sobrecarga; el motor sobrepasa las RPM de diseño cuando funciona a toda marcha, sobreacelera y recibe una subcarga de combustible; la hélice está sobrecargada y muestra signos de cavitación y erosión superficial. Por consiguiente, se recomienda hacer un control preliminar antes de consultar a un diseñador de hélices o un arquitecto naval. En el anexo 4 se describe un método sencillo de estimación preliminar de los parámetros básicos de una hélice. Cabe señalar que se trata de una forma abreviada de un método más completo y no sirve para el diseño. Sobrecarga del motor. La sobrecarga del motor debida a la instalación de una hélice con demasiado paso es la causa más común de un uso ineficiente de combustible. La sobrecarga también puede ser resultado del uso de una hélice de diámetro demasiado grande, pero esto es menos común. En los motores diésel internos, un signo seguro de sobrecarga es la presencia de humo negro abundante en el escape antes de alcanzar las RPM de diseño. La sobrecarga puede hacer quemar válvulas, resquebrajar la culata del cilindro, romper los aros del pistón y reducir la vida útil del motor. Es importante recordar que, en un motor diésel, es la carga y no la aceleración la que determina el consumo de combustible. Por consiguiente, la sobrecarga continua da lugar a un consumo innecesariamente alto de combustible y a mayores costos de mantenimiento. Subcarga del motor. La subcarga del motor debida a la presencia de una hélice de diámetro demasiado pequeño o de paso insuficiente afecta al rendimiento de la embarcación. También puede averiar el motor si se lo acelera por encima de las RPM máximas especificadas. La subcarga del motor tiende a ir acompañada de un consumo bajo de combustible y, muchas veces, de cavitación. Si el control preliminar indica que se deben introducir modificaciones en la hélice, vale la pena recordar que se puede modificar un poco el paso sin necesidad de comprar una hélice nueva. Sin embargo, montar una hélice es un trabajo especializado y será necesario enviarla a un fabricante para que la reforme. Motores fuera borda. Las posibilidades de elección de las hélices de los motores fuera borda son en general más limitadas, por lo que hay menos margen para los errores. En muchos casos un motor fuera borda sólo se puede vender con una hélice determinada, por ejemplo en comunidades pesqueras de países en desarrollo en las que los motores tienen un solo uso. Sin embargo, si la hélice está averiada, puede ser necesario encargar una nueva, y en ese momento merece la pena verificar cuál es la más apropiada para la embarcación. Lo importante es, como en el caso de los motores internos, si el motor alcanza las RPM de diseño cuando marcha a toda potencia. Si no las alcanza, se debe considerar la posibilidad de instalar una hélice de paso más corto, y si el motor tiende a sobreacelerar se debe considerar una de paso más largo. El paso necesario se puede calcular a partir de la figura 18 del anexo 4, aplicando los mismos principios que se aplican a una instalación interna. Si el resultado indica que el paso de la hélice instalada es correcto, se debe probar una hélice de diámetro diferente (pero con el mismo paso). Arrastreros. En estas embarcaciones el diseño de las hélices requiere una atención especial porque funcionan en dos situaciones completamente diferentes: el arrastre y la marcha libre. Si es de paso fijo, la hélice no puede funcionar en las condiciones óptimas de diseño tanto en marcha libre como en el arrastre. El diseñador de la hélice debe encontrar una solución intermedia según el tiempo que la embarcación se utilice en cada una de esas dos situaciones. En el caso de las embarcaciones utilizadas para pescar a gran distancia del puerto de base, las ventajas de tener una hélice con mayor capacidad de arrastre (y por consiguiente mayor capacidad de captura si se trata de un arrastrero) bien pueden quedar neutralizadas si aumenta el costo del combustible necesario para el viaje de ida y vuelta, y en el diseño se optará por una hélice de paso más largo. Un arrastrero utilizado durante el día relativamente cerca del puerto de base debe tener una hélice optimizada para remolcar. Una hélice de paso variable podría funcionar eficientemente tanto en el arrastre como en la marcha libre, pero su manejo requiere habilidad y conocimientos. En general, para la pesca no se recomienda el uso de hélices de paso variable si no se puede garantizar un reglaje correcto, ya que un paso incorrecto puede dar fácilmente lugar a un aumento considerable del consumo de combustible. Sin embargo, una hélice de paso variable bien diseñada y bien manejada permite lograr un ahorro de combustible de hasta un 15 por ciento en comparación con una hélice de paso fijo en una tobera. Tobera. Una tobera es un tubo corto que rodea la hélice. En determinadas circunstancias puede mejorar mucho la eficiencia de un sistema de propulsión. El tubo se halla muy próximo a la hélice, se estrecha levemente y tiene un perfil sustentador. Una tobera mejora la eficiencia del sistema de propulsión de dos maneras bien diferenciadas: Primero, el entubamiento contribuye a mejorar la eficiencia de la hélice misma. Cuando las palas de la hélice giran en el agua, se crean áreas de alta presión detrás de cada pala y de baja presión delante. Esa diferencia de presión genera la fuerza necesaria para empujar la embarcación en el agua. Sin embargo, como se pierde fuerza en las puntas de las palas cuando el agua pasa del lado de alta presión al de baja presión, se reduce el empuje de la embarcación hacia adelante. Un entubamiento muy estrecho de la hélice reduce esa pérdida porque limita el flujo de agua por las puntas de las palas de la hélice. Además de mejorar la eficiencia de la hélice, la tobera misma genera una fuerza similar a la fuerza de sustentación producida por el ala de un avión. El agua que fluye de forma convergente alrededor de la hélice interactúa con el perfil sustentador anular y crea un área de baja presión dentro de la tobera y otra de alta presión por fuera. El estrechamiento de la tobera ayuda a que la resultante de estas fuerzas sea un empuje hacia delante y éste puede representar hasta un 40 por ciento del empuje total de la hélice y la tobera combinadas. Este efecto es más importante cuando la embarcación navega lentamente; a mayor velocidad (más de 9 nudos), la tobera tiende a generar más resistencia al avance que empuje y ello reduce el rendimiento de la embarcación. Cuándo conviene instalar una tobera. La canalización de la hélice puede dar como resultado ahorros considerables de combustible o un aumento de la capacidad de arrastre, pero no en todos los casos. FIGURA 11 Hélice en tobera Foto 7 Hélice en tobera KORT PROPULSION CO. LTD. Como se señala más arriba, el efecto de la tobera es más apreciable a baja velocidad; por lo tanto, conviene instalar una en un arrastrero, pero no en otros tipos de embarcación. Incluso en los arrastreros, los efectos beneficiosos sólo se sienten durante la pesca; en marcha libre la tobera probablemente reduzca la velocidad. El cálculo indicado en la figura 12 puede ayudar a hacer una primera evaluación técnica para determinar si la instalación de una tobera resultaría ventajosa. Se trata de una guía aproximada solamente y, si pareciera conveniente instalar una tobera, se deben solicitar los servicios de un arquitecto naval o un fabricante de hélices para que examine el caso con más detenimiento. En la figura, la velocidad de la embarcación se considera como la condición de trabajo más importante (en el caso de un arrastrero es la velocidad de arrastre y no la velocidad en marcha libre). Las RPM de la hélice se calculan a partir de las RPM del motor a toda potencia, divididas por la relación de transmisión de la caja reductora: La potencia en el eje (SHP) se toma como la potencia máxima nominal de salida continua del motor, medida en caballos de fuerza (CV). FIGURA 12 Evaluación de los beneficios de una tobera (embarcaciones monohélice) Fuente: Smith, Lapp y Sedat, 1985. En el caso de un arrastrero que tiene un motor de 440 caballos de fuerza (a 1 900 RPM) y una relación de transmisión de 5:1 y cuya velocidad de arrastre normal es de 3 nudos, la siguiente ecuación permite calcular la posición en el eje horizontal del gráfico de la figura 12: La posición en el eje vertical está determinada por la velocidad de arrastre, o sea 3 nudos. El punto de intersección se encuentra claramente en el área ventajosa y puede valer la pena considerar la posibilidad de instalar una tobera por razones técnicas. Después convendría solicitar asesoramiento a un arquitecto naval o un fabricante de hélices. ¿Qué puede aportar una tobera? Una tobera adecuada instalada correctamente puede dar lugar a un aumento de la potencia de tiro de un 25 a un 30 por ciento aproximadamente (cálculo basado en Smith, Lapp y Sedat, 1985), según el grado de ineficiencia de la instalación anterior. En una embarcación de pesca de arrastre, ese aumento se puede aprovechar de una de las tres maneras siguientes: Se puede pescar con la misma red de arrastre a la misma velocidad, pero a menos RPM, lo que permite economizar combustible. El ahorro de combustible es un poco menor que el aumento del empuje, es decir de un 20 por ciento aproximadamente (Anón., 1970). Se puede pescar con la misma red de arrastre a mayor velocidad. Esto no permite ahorrar combustible pero sí aumentar la capacidad de captura. Se puede pescar con una red de arrastre más grande a la velocidad anterior a la instalación de la tobera. Sin embargo, debe recordarse que las toberas no son apropiadas para todas las embarcaciones. En general, sólo en los arrastreros se obtiene un beneficio real tras la instalación de una tobera. La instalación de toberas conlleva algunas desventajas, a saber: pérdida de maniobrabilidad (con una tobera fija); pérdida de potencia en contramarcha; reducción de la velocidad en marcha libre; instalación costosa; posibilidad de cavitación importante en el interior de la tobera. La utilidad de instalar a posteriori una tobera puede ser limitada. Si la embarcación está diseñada para tener una hélice abierta, suele haber un vano insuficiente para colocar una tobera que pueda entubar una hélice capaz de absorber la fuerza del motor. CUADRO RESUMIDO 5 Instalación de una hélice en tobera (en un arrastrero) Ventajas Desventajas √ Aumento de la potencia de tiro X Generalmente una pequeña reducción de la velocidad máxima en marcha libre √ Protección de la hélice X Círculo de evolución más grande √ Posibilidad de reducir la vibración X Reducción de la maniobrabilidad en contramarcha √ Aumento de la capacidad de captura o de ahorro de combustible X Aumento de la carga del timón X Instalación costosa X Posible necesidad de una hélice nueva X Posible necesidad de un timón nuevo o de modificación del existente Fuente: Smith, Lapp y Sedat, 1985. DISEÑODEL CASCO Hay dos aspectos del diseño del casco que afectan directamente a la utilización eficiente de combustible en una embarcación pequeña. La forma de la obra viva a popa, en particular alrededor e inmediatamente a proa del vano de la hélice, determina la eficiencia de la hélice en la estela. La forma general del casco, en particular la manga, determina la resistencia de la embarcación y, por consiguiente, la necesidad de energía y el consumo de combustible. Flujo de agua en la hélice En la sección relativa a la hélice se indican con algún detalle el diseño de la hélice y las distancias apropiadas entre la hélice y el casco. Sin embargo, para que una instalación resulte razonablemente eficaz, se debe prestar atención a la forma del casco en torno el vano de la hélice. En una instalación ideal, la hélice funcionaría en un flujo de agua tranquila. En la práctica, esto es imposible de lograr debido a la presencia inevitable de la estructura que sostiene el cojinete y el eje de la hélice (el dormido de popa, el codaste, el talón del codaste, el puntal del motor fuera borda) inmediatamente a proa de la hélice. Las perturbaciones causadas por esa estructura se pueden reducir al mínimo mediante lo siguiente: una distancia adecuada entre la hélice y el dormido de popa (por lo menos 0,27 veces el diámetro de la hélice); y un buen lijado del dormido de popa para que los bordes de salida queden lo más finos y redondeados que sea posible. FIGURA 13 Alisado de formas del dormido de popa o del talón del codaste En la foto 8 se muestra un dormido de popa insuficientemente lijado que reduciría la eficiencia de la hélice y haría aumentar la vibración de ésta, sobre todo si la misma tuviera dos o cuatro palas. En la foto 9 se observa el borde de salida del dormido de popa bien pulido para que la hélice funcione con un flujo mejor y más parejo. Lo ideal es que el lijado comience aproximadamente a 1,3 veces el diámetro de la hélice, a proa del borde de salida del dormido de popa. Foto 8 Dormido de popa al que le falta mucho lijado J. WILSON Formas del casco En la mayoría de los casos, las formas del casco son inmodificables (porque la embarcación ya existe y una modificación general de su forma sería demasiado costosa) o están determinadas por un ingeniero naval capacitado después de un proceso de diseño minucioso. En general, una embarcación larga y angosta es más fácil de manejar que una corta y ancha. La forma de la curva de potencia/velocidad (véase la figura 4, pág. 7) depende de las formas del casco. En el caso de una embarcación corta y ancha, la pendiente de la curva es más inclinada y la máxima velocidad razonable (más allá de la cual el consumo de combustible pasa a ser excesivo) es aproximadamente un 15 por ciento menor que en el de una embarcación larga y angosta. Las velocidades de crucero máximas recomendadas se muestran en el cuadro 2 (Gilbert, 1983). Una proa muy fina y angosta con un ángulo de entrada estrecho puede reducir la resistencia debida a la formación de olas. Sin embargo, una embarcación con esa forma tendría una capacidad limitada de carga para la eslora y podría ser económicamente inviable a pesar de su mayor eficiencia en la utilización de combustible. Foto 9 Buen lijado a proa de la hélice J. WILSON La forma de la popa de la embarcación también determina la resistencia y la curvatura de las superficies constreñidas y deberían evitarse los codillos agudos para reducir al mínimo la separación del flujo (cuando el agua que roza el casco no sigue la forma de éste se generan pequeños remolinos y mayor resistencia). En principio, la superficie del casco no debería formar un ángulo de más de 15° ó 20° con la línea de crujía (Schneekluth, 1988), pero a menudo resulta imposible aplicar esta norma, especialmente en embarcaciones anchas, de formas llenas. Las partes decisivas de la popa que requieren mayor curvatura y ángulos pronunciados son las que se encuentras justo debajo de la bovedilla e inmediatamente a proa de la parte superior del vano de la hélice. Si resulta imposible ajustarse a ese ángulo, uno mucho más abierto de menor longitud es preferible a uno un poco más abierto de mayor longitud. En el caso de las embarcaciones lentas (la mayoría de los pesqueros), una popa plana ofrece mayor resistencia que una popa de crucero o elíptica. Sin embargo, la popa plana permite tener más espacio en cubierta y más capacidad de almacenamiento en el interior, por lo que se ha convertido en una característica común del diseño de la mayoría de las embarcaciones pequeñas. MOTORES El consumo de combustible de una embarcación siempre depende del tamaño y tipo del motor. Por ejemplo, si éste es ineficiente e inadecuado, por más que se reduzca la velocidad, la embarcación hará un uso ineficiente del combustible. En muchos casos no hay opción en cuanto al tipo de motor que se puede instalar; las embarcaciones de altura más grandes y los arrastreros siempre tienen motores diésel internos por razones de economía de combustible, eficiencia propulsora, fiabilidad y seguridad. Esta sección tiene por objeto ayudar a determinar cuál es el motor más indicado para un pesquero pequeño a fin de lograr eficiencia en la utilización del combustible. Se señalan las circunstancias en las cuales se debe elegir entre las diversas tecnologías disponibles, por ejemplo en el caso de las embarcaciones con motor fuera borda. Tamaño En la sección relativa al funcionamiento de los motores se indica el ahorro de combustible que se puede lograr mediante una reducción de la velocidad. Es importante reiterar que, cuando una embarcación funciona a velocidad reducida porque se ha reducido la acción sobre el acelerador, en realidad se está subutilizando el motor. Es preferible que esa misma reducción de la velocidad se consiga con un motor más pequeño que pueda funcionar al 80 por ciento del valor de la potencia nominal (MCR) (aproximadamente la velocidad de crucero del motor que resulta más eficaz). La compra e instalación de un motor más pequeño permite reducir la inversión de capital, el consumo de combustible y los gastos de mantenimiento. Sobre la base de una obra anterior de Gulbrandsen (en FAO, 1988), se formulan las siguientes recomendaciones aplicable a las embarcaciones pequeñas (de hasta 11 m de eslora) utilizadas con métodos de pesca pasivos como el uso de redes de enmalle: La potencia máxima de un motor diésel interno debe ser de 5 a 6 CV por tonelada de desplazamiento. Un motor diésel interno que funciona al 80 por ciento del valor máximo continuo debe lograr una velocidad de servicio de aproximadamente v = 2,16 × √L, donde v es la velocidad de la embarcación en nudos y L la eslora en la flotación en metros. Por ejemplo, un pesquero de 9,6 m de eslora máxima, 8 m de eslora en la línea de flotación y un desplazamiento en servicio de 3,5 toneladas debe tener un motor diésel de no más de 21 CV (= 6 × 3,5). Este motor debe dar a la embarcación una velocidad de servicio de cerca de 6,1 nudos (= 2,16 × √8) al 80 por ciento del valor máximo continuo. En climas tropicales un motor diésel tiene una potencia un poco menor; la potencia máxima instalable se podría aumentar hasta un 10 por ciento y llegar a 6,6 CV por tonelada de desplazamiento. Si se instala un motor fuera borda, se requiere uno más grande porque la hélice del motor fuera borda es más pequeña y menos eficaz. La potencia máxima del motor fuera borda debe ser de 7,5 a 9 CV por tonelada de desplazamiento. La potencia que requiere una embarcación más grande utilizada con métodos de pesca activos depende más bien del método de pesca, del tamaño de las artes, del número de artes utilizadas y de la duración del viaje de ida y vuelta al caladero. Puede ser relativamente sencillo determinar el tamaño del motor de una embarcación pequeña sobre la base de consideraciones puramente técnicas. Sin embargo, generalmente se deben buscar soluciones intermedias teniendo en cuenta otros factores que pueden requerir un motor más grande, por ejemplo: la seguridad, especialmente en zonas expuestas a cambios súbitos y violentos de las condiciones meteorológicas; las condiciones del mercado, por ejemplo la frecuencia con la cual es necesario regresar al puerto rápidamente para evitar que la captura se deba vender a precios bajos; el prestigio y el estatus que confieren la propiedad o el pilotaje de una embarcación rápida o potente. Elección del tipo de motor Los armadores de embarcaciones pequeñas de bajura se pueden encontrar ante la difícil opción de instalar una unidad de propulsión en una embarcación nueva o reemplazar un motor que ha llegado al final de su vida útil. A continuación se indican los factores que determinan la elección del tipo de motor. Consumo de combustible. La naturaleza de los motores diésel internos y los motores fuera borda de gasolina hace que sus características de consumo de combustible sean fundamentalmente diferentes. Un motor de gasolina consume alrededor de 2,4 veces más combustible por caballo de vapor por hora que un motor diésel. Para empeorar el asunto, como se indica más arriba, la hélice del motor fuera borda es más pequeña (menos eficiente) y necesita un 50 por ciento más de potencia que la de un motor interno equivalente para alcanzar la misma velocidad de servicio. La cantidad de combustible consumido por año por una embarcación con motor fuera borda podría ser hasta 3,5 veces superior a la cantidad de combustible consumido por una embarcación que tiene un motor diésel con la misma potencia. En muchos países, el combustible diésel es considerablemente más barato que la gasolina, por lo que la diferencia de costo del combustible pueden ser aún mayor. Inversión de capital y disponibilidad de crédito. El costo de la compra e instalación de un motor diésel interno es considerablemente mayor que el de un motor fuera borda. Si los ahorros son limitados y no se dispone de crédito, un motor fuera borda puede ser el único asequible y quizá sea imposible optar por una tecnología que aproveche más eficientemente el combustible a pesar de que los costos de funcionamiento sean inferiores. Sin embargo, han comenzado a aparecer recientemente motores náuticos diésel chinos para la pesca en pequeña escala y éstos cuestan alrededor de un 30 a un 50 por ciento menos que sus equivalentes hechos en el Japón o en Europa. Aunque esa reducción del precio se consigue a expensas de la calidad y la durabilidad, puede ser válido optar por el motor más barato si hay escasez de capital y tasas de interés altas. Impuestos, responsabilidades y subsidios. Las políticas locales y nacionales a menudo favorecen determinadas tecnologías, ya sea porque se subvencionan determinados combustibles (como el queroseno en el sur de la India o el combustible premezclado para motores fuera borda en el Senegal) o porque se aplican derechos de importación reducidos a determinados tipos de motores. Intensidad del uso. A largo plazo, quizá resulte más barato poseer y utilizar un motor diésel interno que un motor fuera borda porque el primero no sólo aprovecha más eficientemente el combustible sino que también tiene una vida útil más larga. Sin embargo, si el motor sólo se utiliza pocas horas por año, tal vez sea preferible un motor fuera borda. No es posible generalizar cuando se calcula el número mínimo de horas de uso por año necesario para justificar la elección de un m otor diésel porque depende de los impuestos y otros derechos locales, del tipo de embarcación, del costo del combustible y del mantenimiento, etc. Los estudios realizados hasta la fecha indican que, si el uso es de más de 250 a 350 horas por año, la instalación de un motor diésel interno probablemente esté justificada por razones económicas. Sin embargo, vale la pena observar que en algunos países el uso del motor debería ser de 650 horas por año para que el diésel sea una opción técnica apropiada. Disponibilidad de piezas de recambio y aptitudes técnicas. La variedad de tecnologías elegibles puede ser muy limitada. Para que un motor determinado sea una opción viable, es necesario que se puedan encontrar localmente, además del motor, los repuestos y la capacidad técnica de mantenimiento. Resistencia estructural de la embarcación. Si un armador está considerando la posibilidad de instalar un motor diésel interno en una embarcación que tiene un motor fuera borda, deberá reforzar y/o modificar la embarcación para que se puedan instalar el motor y el eje y para que la misma pueda soportar el aumento de la vibración. No toda embarcación puede adaptarse fácilmente a la instalación de un motor interno, en particular las canoas que se varen en la playa. Motores diésel internos. La variedad de los motores diésel apropiados para instalar en embarcaciones pequeñas ofrece pocas alternativas en materia de tecnología. Los motores diésel más pequeños tienen aspiración normal, sobre todo por razones de simplicidad y costo, mientras que los más grandes pueden estar sobrealimentados con turbosoplante para optimizar la eficiencia y reducir el peso. En el cuadro 4 se resumen las características más importantes de la instalación de un motor diésel. Motores diésel sobrealimentados con turbosoplante. Un motor diésel sobrealimentado con turbosoplante lleva un pequeño compresor accionado por los gases de escape que inyecta más aire en el motor y aumenta la potencia disponible. Un motor diésel sobrealimentado con turbosoplante es más liviano, aproximadamente un 15 por ciento más eficiente en el uso de combustible que un motor diésel de aspiración normal con la misma potencia y consume alrededor de 0,21 litros/CV/hora. Es importante que, para mantener la eficiencia en la utilización de combustible, el turbosoplante funcione al máximo. Si se prevé que el motor funcionará mucho tiempo con cargas intermedias, es preferible elegir un motor de aspiración normal. Motores fuera borda. Los motores fuera borda se inventaron para fines deportivos y un uso ocasional, generalmente a gran velocidad. Hay muy pocos modelos específicamente diseñados para embarcaciones lentas y pesadas. Esto explica su ineficiencia en el aprovechamiento del combustible. Todos los motores fuera borda tienen la gran ventaja de que su instalación es fácil y rápida, y los de menos de 45 CV también se pueden desmontar fácilmente y guardar cuando no se utilizan. Las modificaciones estructurales necesarias para montar un motor fuera borda son relativamente sencillas y no requieren conocimientos especializados. Hay varios tipos de motores fuera borda disponibles en el mercado; el más popular es el motor ordinario de gasolina de dos tiempos, que consume una mezcla de gasolina y aceite lubricante para motores de dos tiempos. Sin embargo, hay nuevos motores fuera borda de cuatro tiempos y motores de inyección directa de combustible; ambos aprovechan el combustible de manera más eficiente. Motores fuera borda de gasolina de dos tiempos. El motor fuera borda de gasolina de dos tiempos se utiliza mucho en la pesca en pequeña escala, sobre todo en los países en desarrollo, a menudo como resultado de los programas de motorizacíon de los departamentos de pesca y del apoyo de los fabricantes de motores. Estos motores son relativamente baratos y suele ser fácil encontrar localmente piezas de recambio y capacidad técnica de mantenimiento. Motores fuera borda de gasolina de cuatro tiempos. El uso de motores fuera borda de gasolina de cuatro tiempos es relativamente reciente en la pesca en pequeña escala; al comienzo sólo se podían comprar a un fabricante importante, pero se están volviendo más comunes debido a las reglamentaciones sobre emisiones en el medio ambiente. Su mantenimiento regular no presenta dificultades técnicas, pero quizá todavía sea difícil encontrar localmente mecánicos capacitados para hacerles una revisión general. Los motores fuera borda de gasolina de cuatro tiempos tienen la ventaja considerable de funcionar con combustible sin mezcla y posibilitar una economía de combustible mucho mayor que un motor equivalente de dos tiempos. A las velocidades máximas consumen aproximadamente un 60 por ciento del combustible que necesita un motor equivalente de dos tiempos y a velocidades de crucero consumen un 45 por ciento. Los motores de cuatro tiempos son algo más pesados y más costosos que los motores equivalentes de dos tiempos y son ideales para la pesca que requiere el uso del motor (como el caceo) y la pesca en caladeros bastante distantes. CUADRO 4 Motor diésel interno Ventajas √ Permite una instalación eficaz de la hélice √ El aprovechamiento del combustible es eficiente Desventajas X El precio de compra es elevado (2 a 4 veces el precio de un motor fuera borda equivalente) X La instalación es compleja y costosa √ El combustible diésel es fácil de encontrar y X Un combustible de mala calidad puede dar lugar a mayores costos barato de mantenimineto √ La tecnología es conocida X Pesa más X Requiere una embarcación fuerte y estructuralmente resistente X Las instalaciones fijas no son adecuadas para varar en la playa Consumo característico de combustible: 0,25 litros/CV/hora Consumo efectivo1 de combustible de otros motores en comparación con un motor diésel interno: 1 El consumo efectivo de combustible comprende un margen para tener en cuenta las diferencias de eficiencia de las hélices de diversas instalaciones. Los datos de esta columna indican la cantidad real de combustible consumido por unidad de potencia con igual rendimiento. CUADRO 5 Motor fuera borda de gasolina de dos tiempos Ventajas Desventajas √ Es barato X Hace un uso ineficiente del combustible √ Puede funcionar con combustible de baja calidad X Su vida útil es breve (2 años) √ Tiene un buen rendimiento con una X Requiere aceite para motor de dos tiempos como combustible aceleración rápida (costoso) √ La tecnología es conocida X Un aceite de baja calidad puede llevar aparejados falta de fiabilidad y mayores costos de mantenimiento √ Es liviano (1,3–1,8 kg/CV) X La emisión de gases de escape es considerable Consumo característico de combustible: 0,55 litros/CV/hora. Consumo efectivo1 de combustible de otros motores en comparación con el motor fuera borda de gasolina de dos tiempos: 1 El consumo efectivo de combustible comprende un margen para tener en cuenta las diferencias de eficiencia de las hélices de diversas instalaciones. Los datos de esta columna indican la cantidad real de combustible consumido por unidad de potencia con igual rendimiento. CUADRO 6 Motor fuera borda de gasolina de cuatro tiempos Ventajas Desventajas √ Es más económico X Es aproximadamente un 35% más costoso que el equivalente de dos tiempos √ Emite menos gases de escape X Es alrededor de un 15% más pesado que el equivalente de dos tiempos √ Su rendimiento es razonable X La tecnología es más nueva √ Tiene una vida útil más larga (3–6 años) X Su mantenimiento requiere mayores conocimientos técnicos √ Es fiable X Requiere combustible de buena calidad √ Es silencioso √ No necesita combustible premezclado ni aceite para motor de dos tiempos Consumo característico de combustible: 0,33 litros/CV/hora Consumo efectivo1 de combustible de otros motores en comparación el motor fuera borda de gasolina de cuatro tiempos: 1 El consumo efectivo de combustible comprende un margen para tener en cuenta las diferencias de eficiencia de las hélices de diversas instalaciones. Los datos de esta columna indican la cantidad real de combustible consumido por unidad de potencia con igual rendimiento. Motores diésel fuera borda. Los motores diésel fuera borda no son muy comunes en la pesca en pequeña escala, sobre todo porque son caros y difíciles de mantener. Sin embargo, la tecnología ya está razonablemente establecida y los motores consumen combustible de manera particularmente eficiente. Los motores diésel fuera borda son ideales para una pesca que requiera muchas horas de uso del motor, a condición de que se disponga de un servicio técnico muy bueno. En un conjunto de ensayos realizados sobre el terreno se calculó que un motor diésel fuera borda sólo sería una opción viable frente a uno de gasolina de dos tiempos de rendimiento similar si se utilizara unas 600 horas por año o más. Motores fuera borda a queroseno. Los motores fuera borda de queroseno son motores comunes de gasolina de dos tiempos modificados para que funcionen con queroseno. Necesitan la mezcla corriente de gasolina y aceite para arrancar y para detenerse, es decir que utilizan dos tipos de combustible. Estos motores sólo son convenientes en los países donde el precio del queroseno está muy subvencionado, como la India. Se debe prestar mucha atención cuando arrancan y cuando se detienen y su vida útil es inevitablemente muy breve. Motores cola larga. El motor cola larga ofrece una solución local interesante para una embarcación pequeña. La unidad de propulsión consta de un eje de cola largo, a menudo expuesto, sujetado directamente al eje del cigüeñal de un pequeño motor estacionario o de automoción. El motor se monta luego en el espejo de popa de la embarcación en una base pivotante con la hélice y el eje sumergidos en diagonal. Se trata de una manera sencilla pero ingeniosa y poco costosa de aprovechar la existencia local de motores estacionarios o de automoción muy baratos adaptados para usos marinos. Sólo los motores relativamente pequeños (de hasta 20 CV) son apropiados para instalar de esta forma en embarcaciones que naveguen en el mar porque pueden ser difíciles o peligrosos de manejar. Sin embargo, en algunas vías navegables interiores tranquilas es frecuente encontrar motores de hasta 100 CV instalados de esta manera en embarcaciones utilizadas para el transporte de pasajeros y productos, conducidas por pilotos hábiles. Muchas de esas instalaciones son de diseño y fabricación locales y hay poca información cuantitativa sobre su rendimiento. Un motor diésel probablemente consumiría 0,25 litros/CV/hora, pero como la hélice gira muy rápido (por lo general impulsada directamente desde el eje del cigüeñal, sin caja reductora), resultaría muy ineficiente y el consumo de combustible sería similar al de un motor fuera borda de gasolina. CUADRO 7 Motor diésel fuera de borda Ventajas √ Es muy económico Desventajas X Cuesta aproximadamente 2,5 a 3 veces más que un motor de dos tiempos equivalente √ El combustible es barato y fácil de encontrar X Pesa por lo menos el doble de un motor equivalente de dos tiempos √ Mantiene muy bien la velocidad con carga X La aceleración es más lenta √ No requiere combustible premezclado ni aceite para motor de dos tiempos X Hay pocos fabricantes, en pocos lugares X Su mantenimiento requiere personal más especializado X Requiere combustible limpio de buena calidad X Tiene una capacidad de servicio limitada para el usuario X Los modelos refrigerados con aire son ruidosos Consumo característico de combustible: 0,25 litros/CV/hora Consumo efectivo1 de combustible de otros motores en comparación con un motor diésel fuera borda: 1 El consumo efectivo de combustible comprende un margen para dar cuenta de las diferencias de eficiencia de las hélices de diversas instalaciones. Los datos de esta columna indican la cantidad real de combustible consumido por unidad de potencia con igual rendimiento. Motores fuera borda de gasolina con inyección directa de combustible. La inyección directa de combustible es una tecnología relativamente nueva que se ha aplicado a motores de vehículos que circulan por carretera y a motores fuera borda. Puede aplicarse a los motores de dos y de cuatro tiempos y se basa en una tecnología semejante a la utilizada en los motores diésel, en los cuales el combustible se inyecta a alta presión directamente en la cámara de combustión. Los dos fabricantes que ofrecen estos motores declaran que el ahorro de combustible es, como promedio, de un 40 por ciento, pero puede llegar hasta un 80 por ciento en comparación con el consumo de combustible de un motor equivalente de dos tiempos; además, emiten menos gases de escape. Actualmente sólo se producen motores grandes de este tipo (el más pequeño disponible es de 135 CV). Sin embargo, en los próximos años se podrían ofrecer en el mercado motores más pequeños con tecnología de inyección directa de combustible y éstos podrían encontrar fácilmente una aplicación en la pesca en pequeña escala. El sistema de inyección de alta presión, que es una parte central de esta tecnología, seguramente necesitará un combustible puro de buena calidad. Instalación de motores La instalación del motor en una embarcación de pesca es a menudo un factor olvidado a la hora de determinar la eficiencia en la utilización del combustible. Si el motor está mal instalado, funcionará por debajo del nivel de eficiencia de diseño. Montaje de un motor fuera borda. Un motor fuera borda se debe instalar de manera que la hélice tenga la inmersión correcta. En una embarcación relativamente lenta, como un pesquero, la placa antiventilación (la placa horizontal que se encuentra inmediatamente por encima de la hélice) debe estar a unos 2,5 a 5 cm por debajo del fondo del espejo de popa. CUADRO 8 Motor fuera borda de queroseno Ventajas Desventajas √ Utilizan un combustible que puede ser muy barato X Tienen una vida más corta que los motores de gasolina √ El precio es semejante al de un motor equivalente de dos tiempos X El precio del queroseno debe ser entre un 40 y un 50% más barato que el de la gasolina para que este tipo de motor resulte rentable X El queroseno subvencionado suele ser escaso X El motor se desgasta mucho, sufre mayor carbonización y su vida útil es muy corta X Requiere mezcla con aceite para motor de gasolina de dos tiempos a velocidades bajas, así como para arrancar y detenerse X Una reducción de la velocidad puede dar lugar a mayores costos de combustible X Requiere queroseno de buena calidad Consumo característico de combustible: 0,5 litros/CV/hora Consumo efectivo1 de combustible de otros motores en comparación con el de un motor fuera borda de queroseno: 1 El consumo efectivo de combustible comprende un margen para dar cuenta de las diferencias de eficiencia de las hélices de diversas instalaciones. Los datos de esta columna indican la cantidad real de combustible consumido por unidad de potencia con igual rendimiento. En las grandes canoas pesqueras tradicionales los motores fuera borda a menudo se deben instalar transversalmente y no sobre la línea de crujía, en un vivero o en un espejo de popa pequeño, debido a consideraciones de costo y estructurales. Cuando se decide acerca de la viabilidad del costo adicional de una instalación en la línea de crujía, un armador debe ser consciente de que el montaje transversal, además de dar lugar a una tendencia al viaje, reduce la velocidad máxima hasta en 0,5 nudos. Esto equivale a una pérdida de 4 CV ó 2 litros de combustible por hora en ese tipo de canoas. Ángulo del eje de un motor interno. Como ya se ha indicado, una buena caída del eje de cola puede permitir que se instale una hélice de diámetro más grande. Sin embargo, si el ángulo es excesivo, la hélice comienza a empujar hacia abajo en lugar de empujar hacia delante y se deperdicia combustible. El ángulo máximo recomendado es de unos 15°. Una caída más pronunciada también introduce una carga variable significativa en las palas de la hélice. Esto obedece al hecho de que, cuando van hacia arriba, las palas retroceden respecto del agua que fluye y, cuando van hacia abajo, se mueven contra la turbulencia; ello da lugar a ángulos de ataque variables, vibración y cavitación precoz. Salida de los gases de escape (o gases de exhaustación) y entrada de aire Todo motor, ya sea que se instale en la sala de máquinas de un gran buque o en la caja del motor de una pequeña embarcación, debe recibir aire fresco para la combustión y tener una ventilación adecuada para que los gases de escape puedan salir fácilmente. Si la salida de los gases de escape y la entrada de aire fresco están limitadas, el consumo de combustible puede aumentar fácilmente un 10 por ciento. Admisión de aire. Una entrada adecuada de aire en la sala de máquinas o la caja del motor es necesaria para la combustión e importante para que no se recaliente la sala de máquinas o la caja del motor. Es esencial en los motores refrigerados por aire porque en ellos el calor no se puede disipar de otra manera. Como guía, la superficie de la sección transversal de la toma de aire de la sala de máquinas o la caja del motor deben ser al menos de 8 cm2 por caballo de fuerza en el caso de un motor enfriado por agua (por ejemplo, un motor de 40 CV requiere una toma de aire de al menos 40 × 8 = 320 cm2). Un motor refrigerado por aire requiere una toma de aire más grande, cuyas dimensiones mínimas generalmente están indicadas por el fabricante. En toda sala de máquinas o caja de motor, la toma de aire debe suministrar un aire fresco y puro que llegue hasta la parte inferior de la sala de máquinas, mientras que el aire caliente debe salir por la parte superior de la sala de máquinas o la caja del motor. Un motor diésel al que le falta aire tiende a echar humo negro por el escape. Se debe prestar atención porque ese humo también podría ser un signo de otros problemas mecánicos (véase la sección relativa al mantenimiento del motor). Salida de aire. Parte del aire que entra en la sala de máquinas o la caja del motor sale por el escape, pero debe haber ventilación suficiente para que no se acumule calor en la sala de máquinas o la caja del motor. El aire caliente debe salir por la parte superior de la sala de máquinas o la caja del motor, donde la temperatura del aire es más alta. La superficie del corte transversal de la salida de aire debe ser aproximadamente igual a la de la entrada de aire, es decir de unos 8 cm2 por caballo de fuerza en el caso de un motor enfriado por agua. Tubo de escape del motor. El tubo de escape debe ser lo más recto posible y se deben evitar los codos de 90° porque pueden reducir un 25 por ciento el paso del aire. El diámetro del tubo de escape debe ser el estipulado por el fabricante del motor. Si es demasiado pequeño o tiene demasiadas curvaturas pronunciadas, se acumula contrapresión en el sistema, lo que da lugar a la pérdida de potencia y, en casos extremos, a la salida de un humo de escape blanco.