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HÉLICES - Como Selecionar (Parte 2)

Autor: Jorge Nasseh

Para obter o melhor rendimento do seu barco, é fundamental a escolha do hélice ideal. Esta é a conclusão do artigo publicado na edição 61 da Revista Náutica.

Figuras 8 e 9 - Hélice de pás tipo cleaver, vista de trás e de lado.

Dizem que solucionar e projetar um hélice hoje em dia não é mais nenhum mistério. Bem, tenho que discordar. Que me desculpem os fabricantes de hélices, mas selecionar um propulsor correto está mais para previsão de meteorologia que para qualquer outra coisa. Se ainda tem dúvida, tente imaginar uma conversa entre o cliente e os fabricantes do barco, motor e hélice. Não há nada mais comum que escutar nestas situações que o motor não atinge o número de giros, ou passa de giros sem atingir a velocidade desejada. Ou ainda, que existe falta de potência devido a um superaquecimento do motor. Os argumentos prosseguem: uma elevada contrapressão na descarga, ou muito passo, pouco diâmetro e até, finalmente, porque você, pobre dono de barco, colocou equipamentos demais.

Para quem estiver pensando em selecionar corretamente um hélice, ou re-propulsionar seu barco, sugiro antes de qualquer atitude, contatar algum expert. Existem, pode acreditar. E muitos estaleiros tem capacidade e experiência para entregar um barco com o hélice adequado à expectativa do cliente. Antes de alguém fazer qualquer recomendação, é bom saber como o barco será utilizado ( para esquiar, passear, pescar, ou um pouco de tudo?). Além disso, deve se saber qual a motorização, relação da caixa de redução, rpm máxima e de serviço. A forma do casco e características de manobra, tais como aceleração, estabilidade e uso de trim tabs são também importantes. E, por último, é fundamental saber o peso correto do barco. Assim, não se esqueça de incluir o número de tripulantes, equipamentos e consumíveis a bordo.

Para começar a descobrir o hélice que você precisa, vamos dar uma olhada nas opções de pás. Os hélices diferem bastante devido ao formato de suas pás. Entretanto, existem em geral três tipos. O convencional possui o contorno arredondado, um ligeiro skew (veja a primeira parte do artigo. Para isso clique aqui), e pode ter uma variedade de formas dependendo da aplicação. É projetado para operar totalmente submerso, mas também pode ser usado ligeiramente emerso com carregamento leve. O tipo weedless é arredondado e possui um grande skew. E, por fim, o tipo cleaver (Fig. 8 e 9), no qual os bordos de fuga das pás são cortados em linha reta. Desta forma, as pás do hélice cleaver possui um bordo de ataque muito fino, enquanto o bordo de fuga é o mais espesso das pás. Este é o tipo mais indicado para hélices que cortam a superfície da água, ou hélices de superfície.

As pás de um hélice devem ser finas. O máximo possível para serem realmente eficientes. Isso se explica pelo fato de que quanto mais fina for a pá, menos arraste ela cria e mais rápida será a velocidade do barco. Outra qualidade fundamental de um hélice é o seu peso. Quanto mais leve for o hélice, mais depressa se alcança o giro de operação e mais rapidamente se consegue planar. Peso do hélice e espessura da pá estão diretamente ligados com a seleção do material de construção do mesmo.

Então, qual será o melhor material para se fazer um hélice? Bem, há prós e contras de alguns materiais. Hélices de alumínio são leves, fáceis de reparar e custam bem pouco, mas o problema é que geram muito arraste à base espessa das pás. Já os de aço inoxidável possuem pás finas e são extremamente duráveis, sendo cinco vezes mais resistentes que as de alumínio. Outra vantagem é a excelente resistência a corrosão. A desvantagem ? Simples: são os hélices mais caros do mercado.


Figura 10 - O piloto sentado a boreste compensa o impulso rotatório de um hélice girando em sentido horário

Existem ainda os hélices de bronze, utilizados normalmente em motores de centro de barcos de lazer e pesca oceânica. São três vezes mais pesadas que os de aço inoxidável, mas possuem a vantagem de serem propensos a empenar do que quebrar devido a algum acidente. Desta forma, basta retira-los e usiná-los novamente, com um custo bem menor do que os novos. Além destes materiais, ainda existe o hélice de plástico, hoje produzido com sucesso pela Composite Marine Propellers e Piranha Propellers, fabricantes americanos. Este tipo de material é mais resistente a impacto que o alumínio, tem a metade do peso e não oxida. O ponto negativo é que se deforma quando submetido a um grande carregamento, restringindo seu uso a motores de baixa potência.

Há também o DuoProps, patenteado pela Volvo Penta e agora desenvolvido também pela MerCruiser. São dois hélices contra-rotantes posicionados um à vante do outro, com o objetivo de criar mais impulsão e operar de forma mais eficiente. Mais ou menos semelhante à idéia dos torpedos da II Guerra Mundial. Uma vez que estes hélices giram em sentido contrário um ao outro, o torque lateral gerado pelo primeiro é anulado pelo segundo. Assim, tanto o hélice de vante quanto o de ré são mutuamente influenciados. O propulsor de vante deve fornecer água para o de ré, a fim de criar melhor impulsão. Como a água é acelerada pelo hélice de vante, o de ré deve ter meia polegada a menos de passo para movimentar a água na mesma velocidade.

Figura 11 - Instalação normal de motor de centro-rabeta. Figura 12 - Instalação de motor de centro-rabeta com 1 a 3 polegadas de altura extra.

Existem poucas coisas piores em um barco do que navegar com um hélice inadequado. O uso de um hélice errado pode não só prejudicar o rendimento do barco, mas também danificar o motor. Um hélice que sobrecarregue o motor irá transmitir esta carga para pistões, eixo de manivela e mancais, superaquecendo o motor. E você sabe o que acontece quando o motor de seu carro ferve. Por outro lado, se o hélice for subdimensionado, o motor irá trabalhar com rotação acima da indicada. Isto pode danificar peças por fadiga. Para a seleção do hélice, os fabricantes publicam diagramas e tabelas com os tipos recomendados para cada faixa de velocidade e peso do barco. Para a seleção de hélices simples existem tabelas que a partir da faixa de peso, comprimento e velocidade do barco, fornecem material, passo e diâmetro ideais.

HÉLICES DE AÇO: DURÁVEIS, ANTI-CORROSIVOS, PORÉM CAROS

Antes de tomar qualquer decisão precipitada, existem alguns detalhes que você certamente já observou nos barcos e são decorrentes da interação do casco, motor e hélice. Vejamos alguns deles: 

Por que o torque do hélice gera inclinação transversal ?  Certamente você ainda se lembra para que lado gira o hélice do seu barco. Normalmente, os motores de popa têm o hélice girando no sentido horário, olhando o barco por trás. A resistência que a água faz ao movimento horário do hélice gera uma reação no sentido contrário. Esta reação faz com que o barco tenha uma leve tendência a adernar para bombordo. Para compensar este efeito o acento do piloto deve ser sempre posicionado a boreste. (fig. 10). 


Figura 13 - Efeito empurrando o motor para a direita.

Qual a altura correta de instalação do motor? A instalação convencional de um motor consiste em posiciona-lo com a placa anti-ventilação na mesma altura do fundo do casco quando o eixo do hélice estiver paralelo ao fundo (fig. 11 e 12). Para aplicações de baixa velocidade e alto carregamento, costuma-se afundar de 1 a 2 polegadas para reduzir ou eliminar a ventilação. Se você gosta de velocidade, então já deve estar pensando em levantar o motor. Correto! Elevar o motor de 1 a 4 polegadas reduz o arraste aumentando a velocidade, melhora a manobrabilidade e diminui o calado. Mas deve-se tomar cuidado ao elevar o motor porque pode-se diminuir a quantidade de água de refrigeração e assim superaquece-lo. Atenção especial deve ser dada ao marcador de temperatura . Além de superaquecimento, o uso do motor elevado pode causar mais vibração. Um hélice com maior rake e com cup é recomendado para este tipo de instalação. Se você levantar excessivamente o motor a ponto de retirar a hélice de dentro da água, estará criando um desbalanceamento das forças atuantes no hélice, tornando o barco instável direcionalmente. Neste caso, se o hélice gira sentido horário, o barco tenderá a virar para a direita (fig. 13).


Figura 14 - Motor com trim baixo (proa muito baixa).

Figura 15 - Motor com trim correto.

O que é ângulo trim do motor ? O ângulo trim de um motor de popa ou rabeta é o ângulo entre o fundo do barco e o eixo do hélice (fig. 14 e 15). Este ângulo pode ser alterado movendo o motor para perto da popa, criando um trim negativo (para dentro), ou para longe da popa, criando um trim positivo (para fora). O ângulo ideal é aquele onde o eixo do hélice fica paralelo a água quando o barco esta planando. Esta é a situação de trim zero. O ângulo de trim de um motor de popa ou rabeta afeta diretamente o planeio do barco. O ângulo de trim deve ser ajustado para dentro para oferecer melhor aceleração na partida e menor tempo até alcançar o planeio e então ajustado para fora para aumentar o desempenho do casco. Se o trim estiver muito para dentro, a proa vai enterrar na água e assim o casco terá maior arraste, diminuindo a velocidade, e a estabilidade direcional, aumentando o consumo. Se o trim estiver muito para fora o hélice pode sair da água, ou então levantar muito a proa  e aumentar o impacto do casco contra as ondas. Alguns motores possuem power trim (fig. 16) que permitem o controle instantâneo do trim durante o uso com o simples toque de um botão.


Figura 16 - O power trim controla o ângulo do motor em relação ao espelho de popa.

Durante o planeio o ângulo entre o fundo do casco e a água, que deve ser entre 3 a 5 graus, tem total influência no desempenho, consumo e comportamento no mar.

Na tentativa de selecionar o hélice adequado para seu barco, proprietários de embarcações passam por várias situações que acontecem com quase todos nós, e na maior parte das vezes são simples de identificar e corrigir. Assim, listamos aqui quatro cenários diferentes que você pode Ter vivido.

SE VOCÊ GOSTA DE VELOCIDADE
DEVE LEVANTAR O MOTOR

Cena 1 : De acordo com a especificação do fabricante, o motor de centro 330 hp de seu barco de 33 pés deveria alcançar 4500 rpm,  embora no teste da revista ele tenha atingido 4600rpm. Entretanto, no seu barco ele marca apenas 4100 rpm.

Solução : Se o seu motor sempre marcou a faixa de 4500 rpm e agora não possui a mesma performance anterior, a primeira coisa a se fazer é uma revisão no mesmo. Isto deve sanar o problema a não ser que o hélice tenha sido danificado. Uma avaria nas pás pode sobrecarregar o hélice e assim reduzir a rotação do seu motor, mas um dano deste tipo seria acompanhado de um aumento de vibração. Se esta cena aconteceu depois da troca do hélice, certifique-se da certificação e se os dados fornecidos ao fabricante estão corretos.

Cena 2 : Você acelera até o tope a sua 43 pés Express Cruiser e nota que a velocidade máxima é atingida antes da máxima rotação do motor. Existe também muita vibração em alto rpm. Você esta despejando toda potência em um par de 445 hp de rabeta e girando hélices de aço inoxidável de três pás.

Solução :  Já deu para perceber ? Parece cavitação. A maioria dos hélices cavitam algumas vezes, especialmente durante a aceleração, quando o hélice está realmente carregado e a velocidade da pá é alta comparada com a do barco. Se o hélice começou a cavitar o tempo inteiro é bem possível que tenha sido danificado. Verifique também se houve algum aumento da resistência ao avanço do barco. Mais arraste significa hélice mais carregado, podendo gerar cavitação. Este aumento de resistência pode Ter sido provocado por um equipamento mais pesado que tenha sido instalado, ou mesmo um casco muito sujo, cheio de cracas.

Cena 3 :  Você tem uma 22 pés, tipo Utility Boat para pesca, motorizada com um 225 hp V-6 de popa. Velocidade máxima 42 mph a 6000 rpm, mas você percebe que o motor gira mais rápido algumas vezes sem que a velocidade aumente.

Solução :  Aumento do giro sem aumento de velocidade normalmente é causado por ventilação que acontece freqüentemente em manobras radicais em alta velocidade, especialmente se o motor é de popa mesmo. Se você percebe que há ventilação freqüente, sem mesmo fazer manobras, o seu motor pode estar montado muito alto ou com um trim para fora muito elevado.

Cena 4 : Domingo de sol, você na sua 25 pés, com dois motores de rabeta, é tudo que precisa para um dia de pesca. A não ser pelo fato de ter sido obrigado a levar seus dois filhos, os amigos dos filhos e a esposa, e eles adoram esquiar. Com seu par de 155 hp girando hélices 14” x  19” você possui um barco bem veloz. Mas quando seus filhos resolvem esquiar ao mesmo tempo um pouco de torque extra seria o ideal. O que você faria para aumentar o torque sem perder a velocidade tão necessária para ir a pesca ? Existe alguma solução para este dilema ?

Solução :  Você pode dimensionar seu hélice para atingir altas velocidades finais ou para permitir uma rápida aceleração, mas não os dois ao mesmo tempo! Torque necessita de passo pequeno enquanto alta velocidade final precisa de um passo grande. Ou você usa um hélice diferente para cada situação, ou então um hélice de passo regulável. Existem também alguns fabricantes destes SmartProps (hélices inteligentes). O passo varia continuamente, de acordo com o carregamento das pás, sem qualquer ajuste manual. Se você precisa de velocidade final e boa aceleração, então o uso de um hélice de passo variável pode ser a melhor solução para seus problemas. Torque-Shift, da Land &Sea, e Power, da Quicksilver, são os dois tipos mais conhecidos no mercado.

Acredito que poucas coisas a bordo de um barco sejam menos complicados que selecionar um hélice. Antes de investir em novos hélices, não poupe esforços para consultar o expert do estaleiro ou o fabricante de hélices e motor que equipa seu barco. Converse com todos eles. A maior parte das empresas pode orienta-lo com base nas informações que você detém sobre seu barco e o uso que faz dele. Muitas vezes este serviço é grátis. Lembre-se que todas as configurações possíveis tem pontos positivos e negativos. Assim, selecionar um hélice é sempre uma questão de compromisso. Se você não se sentir satisfeito com o primeiro conjunto, tente outras configurações de propulsores, consulte outro fabricante ou distribuidor. Tentativa e erro são partes do processo.

Caso você tenha algum problema com sua embarcação, nossos vendedores poderão lhe ajudar sem qualquer compromisso, basta nos consultar.

O autor agradece as empresas que colaboraram na
 elaboração do  artigo: MTU Motores, Volvo Penta, Mardiesel,
 Michigan Wheel Corp., Quicksilver.

 


No. 63 - Página 112 a 115

Copyright © 1999 - Grupo 1 Publicações Ltda.
Editora Responsável: Regina Hatakeyama



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Última Atualização:
domingo, 13 de janeiro de 2013.