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Potencia y Empuje ¿Están relacionados?
Fuerza, Trabajo, Potencia,
Empuje,... muchos confunden estas dimensiones que tienen
significados diferentes aunque todas ellas están relacionadas. La potencia
de cualquier motor es la capacidad que tiene este de desarrollar
trabajo. El empuje es la "fuerza" con que la hélice tira del barco
hacia adelante.
Cuanta más potencia, más capacidad tiene el motor de generar
trabajo en un tiempo dado. O mejor dicho, la potencia es la
cantidad de trabajo que puede generar un motor en un segundo de
tiempo. El tiempo permite por tanto relacionar el trabajo y la
potencia.
La potencia se puede medir tanto en caballos de potencia
o en watios. Por tanto, Caballos y Vatios representan dos formas de medir la potencia de cualquier
motor. De hecho, cada 1000 watios, es decir 1Kw equivalen a 1,36
Cv de potencia. Si por ejemplo nos dicen que el motor eléctrico
del molinete es de 2 Kw sabremos que equivalen a 2,72 Cv.
De la misma forma, si tenemos un motor de un barco de 40
Cv es totalmente
equivalente en potencia a uno de 40 dividido por 1,36, que es
igual a 29,4 Kilowatios.
Pero para convertir la Potencia del motor, al Empuje que
este genera, el tema se complica. A partir de la potencia que
entrega un motor se genera un empuje gracias a la hélice. Y este
empuje es el que "tira" del barco hacia adelante. El empuje es por
tanto una magnitud de fuerza. En el motor podremos estudiar
también otras importantes aspectos como el par motor (ver artículo del
"par
motor"), la propulsión real y la velocidad final conseguida.
No existe una forma directa de pasar de unidad de
potencia a empuje. El “empuje” es una unidad de fuerza muy fácil
de entender. Si el empuje del barco es de por ejemplo 100 kilos, significa que el barco se
comportará como si alguien estuviera tirando de él desde la proa con un cabo y
con una fuerza de justamente 100 kilos...
Pero con un mismo motor, el empuje será distinto si
utilizamos distintas hélices. El empuje también varía incluso con
una misma hélice cuando el barco se mueva a diferentes
velocidades. En definitiva, el "partido" que sacamos de la potencia
entregada por el motor depende de un componente importantísimo y poco cuidado
por los aficionados: La
hélice. (ver artículo
"las hélices").
El empuje, lo que los anglosajones designan como “thrust”,
será mayor cuanto más masa de agua salga expulsada y también
crecerá al aumentar la velocidad a la que sale ésta proyectada
hacia atrás. Y de esto se encarga exclusivamente la hélice que es
finalmente la única responsable de que nuestro barco ande o no
ande.
El producto de la masa de agua expulsada por la
hélice por la velocidad a la que sale este chorro es lo que se llama “cantidad
de movimiento” y es una magnitud interesantísima bautizada también
como “momentum” por el Filósofo, matemático y físico francés
Descartes.
Lo interesante de la cuestión es que el "momento" se
conserva y es un invariante, o lo que es lo mismo, si la hélice
"bombea" 100 kilos de agua/segundo y a una velocidad de 50
metros/segundo, el barco que por ejemplo pesa 10 veces más se
moverá por el principio de acción y reacción (que no es otra cosa
más que la conservación invariante de este momento) a 10 veces menos,
ósea a 5 metros por
segundo.
El producto de la masa de agua expulsada por la hélice y
por su velocidad será idéntico al producto de la masa del barco
por su velocidad (mv=m’v’). En nuestro ejemplo, el barco
(olvidándonos en el cálculo de los rozamientos y otros importantes
parámetros hidrodinámicos) alcanzaría la velocidad de 18
kilómetros/hora o lo que es lo mismo unos 10 nudos.
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