Reduccionconsumo Fao.pdf

ISSN 1014-1138

La pesca sigue siendo el método de producción de alimentos que requiere más intensidad de energía en el mundo y depende casi totalmente del uso de motores de combustión interna que funcionan con derivados del petróleo. Hasta ahora no hay indicios de que otra fuente de energía podría llevar a sustituir el uso de estos motores a mediano o corto plazo. La industria sigue siendo sensible a los precios mundiales de los combustibles y no cabe suponer que éstos se mantengan indefinidamente estables. Las actividades pesqueras en pequeña escala aportan casi la mitad de la producción mundial de pescado y, aunque en general requieren una mayor intensidad de mano de obra que las grandes actividades pesqueras industriales, se ven cada vez más afectadas por los costos de la energía. En los países en desarrollo, a pesar de las iniciativas encaminadas a promover el ahorro de energía del decenio de 1980 (posteriores al notable aumento en los precios

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

de los combustibles fósiles), la mecanización sigue aumentando. Los costos de los combustibles tienen una influencia creciente no sólo en los precios al consumidor, sino también en los ingresos netos de los pescadores y los propietarios de embarcaciones. Si se consideran los niveles de empleo y los sistemas de repartición de los costos, desde una perspectiva social es aún más evidente la importancia de mejorar y mantener la eficiencia energética de la pesca en pequeña escala. Esta obra se divide en dos secciones principales: la primera se refiere a los cambios de las técnicas operativas en lugar de a los cambios tecnológicos; la segunda presenta información pertinente para los armadores que estén pensando en construir una nueva embarcación o revisar y reacondicionar una ya existente.

Calor del escape e irradiación 38%

Fricción 1%

Empuje útil 10%

Pérdida en la hélice 24%

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Agua para el enfriamiento 27%

FAO DOCUMENTO TÉCNICO DE PESCA

383

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

por J.D.K. Wilson Consultor Servicio de Utilización y Mercadeo del Pescado Dirección de Industrias Pesqueras Departamento de Pesca de la FAO

ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN Roma, 2005

FAO DOCUMENTO TÉCNICO DE PESCA

383

Las denominaciones empleadas en esta publicación y la forma en que aparecen presentados los datos que contiene no implican, de parte de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, juicio alguno sobre la condición jurídica o nivel de desarrollo de países, territorios, ciudades o zonas, o de sus autoridades, ni respecto de la delimitación de sus fronteras o límites.

ISBN 92-5-304223-0

Todos los derechos reservados. Se autoriza la reproducción y difusión de material contenido en este producto informativo para fines educativos u otros fines no comerciales sin previa autorización escrita de los titulares de los derechos de autor, siempre que se especifique claramente la fuente. Se prohíbe la reproducción de material contenido en este producto informativo para reventa u otros fines comerciales sin previa autorización escrita de los titulares de los derechos de autor. Las peticiones para obtener tal autorización deberán dirigirse al Jefe del Servicio Gestión de las Publicaciones de la Dirección de Información de la FAO, Viale delle Terme di Caracalla, 00100 Roma, Italia, o por correo electrónico a [email protected]

© FAO

2005

iii

Preparación de este documento

La presente guía no es el resultado de un nuevo trabajo original realizado sobre el terreno, sino que se basa en buena parte en las investigaciones y la experiencia de los dos últimos decenios, actualizadas en lo posible para incorporar los descubrimientos técnicos más recientes. El autor expresa su agradecimiento a quienes lo han ayudado de un modo u otro en la preparación de esta publicación. No menciona a todos porque son demasiado numerosos, pero reconoce que sin su orientación y asistencia la tarea habría sido muchísimo más difícil. Reunir el material de referencia constituyó un verdadero desafío y el autor agradece enormemente la ayuda de las siguientes personas, cuya paciencia quizás haya puesto a prueba en muchas ocasiones hasta el límite: Joan Baron, Bibliotecaria Principal, CEMARE, Portsmouth, Reino Unido [de Gran Bretaña e Irlanda del Norte] Bundit Chokesanguan, Director de la División de Capacitación, Centro de Desarrollo de la Pesca en Asia Sudoriental, Samuprakan, Tailandia Jean Collins, Bibliotecaria del Departamento de Pesca de la FAO, Roma, Italia Michael Martin, Westfair Limited, Yeovil, Reino Unido Tony Molland y Phil Wilson, Departamento de Ciencias Náuticas, Universidad de Southampton, Reino Unido Gowan MacAlister, MacAlister Elliott & Partners, Lymington, Reino Unido Brian O’Riordan, Intermediate Technology Development Group, Rugby, Reino Unido Dr. K. Ravindran, Director, Central Institute of Fisheries Technology, Cochin, India Linda Temprosa, Bibliotecaria, WorldFish Center, Filipinas Jeremy Turner, Departamento de Pesca de la FAO, Roma, Italia Por último, doy las gracias a mi padre, Robin Wilson, por su paciencia con el fax y la voluminosa documentación. NOTA EXPLICATIVA Abreviaturas RPM revoluciones por minuto SHP potencia en el eje MCR potencia máxima continua (o potencia nominal) nm milla náutica CV caballo de vapor nudo = 1 milla náutica por hora Las reglas generales, normas y aproximaciones rápidas se presentan en recuadros destacados: Se debe elegir una caja reductora que permita alcanzar como máxima 1 000 RPM en la hélice

iv

Resumen

La pesca sigue siendo el método de producción de alimentos que requiere más intensidad de energía en el mundo y depende casi totalmente del uso de motores de combustión interna que funcionan con derivados del petróleo. Hasta ahora no hay indicios de que otra fuente de energía podría llevar a sustituir el uso de estos motores a mediano o corto plazo. La industria sigue siendo sensible a los precios mundiales de los combustibles y no cabe suponer que éstos se mantengan indefinidamente estables. Las actividades pesqueras en pequeña escala aportan casi la mitad de la producción mundial de pescado y, aunque en general requieren una mayor intensidad de mano de obra que las grandes actividades pesqueras industriales, se ven cada vez más afectadas por los costos de la energía. En los países en desarrollo, a pesar de las iniciativas encaminadas a promover el ahorro de energía del decenio de 1980 (posteriores al notable aumento en los precios de los combustibles fósiles), la mecanización sigue aumentando. Los costos de los combustibles tienen una influencia creciente no sólo en los precios al consumidor, sino también en los ingresos netos de los pescadores y los armadores. Si se consideran los niveles de empleo y los sistemas de repartición de los costos, desde una perspectiva social es aún más evidente la importancia de mejorar y mantener la eficiencia energética de la pesca en pequeña escala. Esta guía presenta información sobre aspectos técnicos clave que afectan a la eficiencia energética, pero sólo parte de la información que aquí se ofrece es aplicable a una situación pesquera determinada. La guía no es resultado de un nuevo trabajo original sobre el terreno sino que se basa en buena parte de las investigaciones y la experiencia de los dos últimos decenios, actualizadas en lo posible para incorporar los descubrimientos técnicos más recientes. La guía se divide en dos secciones principales: la primera se refiere a los cambios de las técnicas operativas en lugar de a los cambios tecnológicos; la segunda presenta información pertinente para los armadores que estén pensando en construir una nueva embarcación o revisar y reacondicionar una ya existente.

Wilson, J.D.K. Medidas de ahorro de combustible y costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras. FAO Documento Técnico de Pesca. No. 383. Roma, FAO. 2005. 50p.

v

Índice

Preparación de este documento Resumen

iii iv

INTRODUCCIÓN

1

Antecedentes

1

Objetivo de la presente guía

1

Causas de la ineficiencia energética

2

MEDIDAS OPERATIVAS

5

Funcionamiento de los motores Reducción de la velocidad Rendimiento del motor Mantenimiento del motor

5 5 5 10

Estado del casco Incrustación biológica Rugosidad

11 12 13

Faenas de pesca Autonomía Tecnología pesquera Navegación

13 13 14 14

Propulsión auxiliar con velas

14

MEDIDAS TÉCNICAS

17

La hélice Factores que inciden en la eficiencia de la hélice Diseño de la hélice: ¿tiene usted la hélice adecuada?

17

Diseño del casco Flujo de agua en la hélice Forma del casco

24

Motores Tamaño Elección del tipo de motor Instalación de motores Salida de los gases de escape (o gases de exhaustación) y entrada de aire

26

17 21 24 25 26 27 31 32

Anexo 1 Registro

35

Anexo 2 Ayuda para la toma de decisiones

37

Anexo 3 Guía sobre la velocidad óptima

39

Anexo 4 Método de la hélice de Crouch

43

Bibliografía

47

vi

Lista de cuadros Cuadro 1

Consumo de combustible de un arrastrero de 10 m de eslora (en marcha libre) 8

Cuadro 2

Máximas velocidades operativas recomendadas

9

Cuadro Reducción de la velocidad Resumido 1

10

Estado del casco Cuadro Resumido 2

13

Cuadro Faenas de pesca Resumido 3

14

Cuadro Propulsión auxiliar con velas Resumido 4

15

Cuadro 3

19

Distancias de protección de la hélice

Cuadro Instalación de una hélice en tobera (en un arrastrero) Resumido 5

24

Cuadro 4

Motor diésel interno

29

Cuadro 5

Motor fuera borda de gasolina de dos tiempos

29

Cuadro 6

Motor fuera borda de gasolina de cuatro tiempos

30

Cuadro 7

Motor diésel fuera borda

31

Cuadro 8

Motor fuera borda de queroseno

32

Cuadro 9A Costos – agosto de 1998

36

Cuadro 9B Ingresos – agosto de 1998

36

Cuadro 10

Datos de las pruebas de mar

40

Cuadro 11

Ajustes del paso y del diámetro para hélices de dos y de cuatro palas

44

Lista de figuras Figura 1

Pérdida de energía en un pequeño arrastrero

2

Figura 2

Curva característica de consumo de combustible de un motor diésel de aspiración normal

6

Figura 3

Curva característica de consumo de combustible de un motor diésel sobrealimentado con turbosoplante

6

Figura 4

Diagrama de potencia/velocidad

7

Figura 5

Curvas comparativas de consumo de combustible de una canoa de 13 m de eslora

8

vii

Figura 6

Curva de consumo de combustible de un cerquero de 13,1 m de eslora

9

Figura 7

Incremento de las necesidades de potencia debido a rugosidad del casco

13

Figura 8

Relación área-disco

18

Figura 9

Rake o caída de las palas

19

Figura 10

Distancias de protección de la hélice

19

Figura 11

Hélice en tobera

23

Figura 12

Evaluación de los beneficios de una tobera (embarcaciones monohélice)

23

Figura 13

Alisado de formas del dormido de popa o del talón del codaste

25

Figura 14

Ejemplo de evaluación de una inversión en una tecnología que aprovecha eficientemente la energía

37

Figura 15

Curva ilustrativa de valor del tiempo/velocidad de la embarcación

41

Figura 16

Otras curvas ilustrativas de valor/velocidad

41

Figura 17

Gráfico de paso de la hélice (400-1 500 RPM)

44

Figura 18

Gráfico de paso de la hélice (1 400-2 500 RPM)

45

Figura 19

Gráfico del diámetro de la hélice (400-1 500 RPM)

45

Figura 20

Gráfico del diámetro de la hélice (1 400-2 500 RPM)

46

Lista de fotos Foto 1

Erosión incipiente como resultado de la cavitación cerca del borde de ataque de la cara anterior de la pala

18

Foto 2

Si se colocan dispositivos que ocupan parte del vano de la hélice, sobre todo a 19 proa de ésta, se reduce la eficiencia y aumenta la vibración

Foto 3

Distancia demasiado pequeña entre el dormido de popa y la hélice

20

Foto 4

Distancia muy pequeña entre el casco y la punta de las palas

20

Fotos 5 y6

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

20

Foto 7

Hélice en tobera

23

Foto 8

Dormido de popa al que le falta mucho lijado

25

Foto 9

Buen lijado a proa de la hélice

26

1

Introducción

ANTECEDENTES La pesca sigue siendo el método de producción de alimentos que requiere más intensidad de energía en el mundo y depende casi totalmente del uso de motores de combustión interna que funcionan con derivados del petróleo. Hasta ahora no hay indicios de que otra fuente de energía podría sustituir el uso de estos motores a mediano o corto plazo. La industria sigue siendo sensible a los precios mundiales de los combustibles y no cabe suponer que éstos se mantendrán indefinidamente estables. En efecto, algunos analistas predicen que, si se mantuviera la tasa actual de consumo de combustibles fósiles, los costos de la energía registrarían aumentos notables en los próximos 15 a 50 años. Las actividades pesqueras en pequeña escala aportan casi la mitad de la producción mundial de pescado y, aunque en general requieren una mayor intensidad de mano de obra que las grandes actividades pesqueras industriales, se ven cada vez más afectadas por los costos de la energía. En los países en desarrollo, a pesar de las iniciativas encaminadas a promover el ahorro de energía del decenio de 1980 (posteriores al notable aumento en los precios de los combustibles fósiles), la mecanización sigue aumentando. Los costos de los combustibles tienen una influencia creciente no sólo en los precios al consumidor, sino también en los ingresos netos de los pescadores y los propietarios de embarcaciones. Si se consideran los niveles de empleo y los sistemas de repartición de los costos, desde una perspectiva social es aún más evidente la importancia de mejorar y mantener la eficiencia energética de la pesca en pequeña escala. La importancia de los costos de la energía en una actividad pesquera determinada depende principalmente de la tecnología utilizada y de las condiciones económicas locales, incluidos los impuestos, las subvenciones, la mano de obra y los costos operacionales. Según cifras características, los costos de la energía en una misma región son algo inferiores a un 10 por ciento de los ingresos brutos en el caso de la pesca de arrastre y de un pequeño 5 por ciento de dichos ingresos cuando se utilizan métodos pasivos como la pesca por enmalle.

Debe reconocerse desde el principio que, según las actividades pesqueras, la necesidad de aprovechar al máximo la energía plantea problemas muy diferentes que reflejan las condiciones económicas locales, la tecnología disponible y el contexto cultural. OBJETIVO DE LA PRESENTE GUÍA Esta guía no es resultado de un nuevo trabajo original realizado sobre el terreno, sino que se basa en gran parte de la investigación y la experiencia de los dos últimos decenios, actualizadas en lo posible para incorporar los descubrimientos técnicos más recientes. Presenta información sobre aspectos técnicos clave que afectan a la eficiencia energética, pero sólo parte del material que aquí se ofrece es aplicable a una situación pesquera determinada. La guía tiene por objeto ayudar a los propietarios y armadores de embarcaciones pesqueras de no más de unos 16 m de eslora a que mejoren y mantengan la eficiencia energética de sus embarcaciones. Si bien se proporciona fundamentalmente información técnica, en lo posible también se dan indicaciones sobre los ahorros financieros y de combustible que podrían resultar de la aplicación de mejores técnicas, tecnologías y prácticas operativas. También se tratan algunos aspectos del diseño de cascos y la instalación de motores que pueden mejorar la eficiencia energética y que revisten interés para los ingenieros navales y los constructores de embarcaciones. Los funcionarios de los departamentos de pesca y los trabajadores sobre el terreno también deben poder utilizar la presente guía para asesorar a los armadores del sector privado y fijar prioridades en las actividades de intervención. La guía se refiere exclusivamente a las embarcaciones lentas que se desplazan parcialmente sumergidas, que predominan en la pesca en pequeña escala en todo el mundo, y no pretende abordar cuestiones técnicas y operativas relacionadas con las embarcaciones de aletas hidrodinámicas, de mayor velocidad. Sin embargo, en muchos casos, los principios básicos expuestos en la guía son aplicables a las embarcaciones de baja y alta velocidad. La obra está dividida en dos partes principales, a saber: una sobre medidas operativas y otra sobre

2

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

medidas técnicas. La primera se refiere a los cambios que se pueden introducir para mejorar la eficiencia energética sin cambiar la embarcación ni el equipo. Los temas abordados se refieren a la introducción de cambios en las técnicas operativas y no a los cambios tecnológicos. La segunda parte es más pertinente para los armadores que estén pensando en construir una nueva embarcación o revisar y reacondicionar una ya existente. No se ha intentado proponer soluciones técnicas completas porque carecería de sentido debido a la gran variedad que presentan las embarcaciones del tamaño considerado. Se destacan los principales aspectos en que se pueden hacer economías aumentando la eficiencia energética y, en lo posible, se indica la magnitud probable de esas economías. Esa magnitud dependerá principalmente de la cantidad de energía utilizada en la pesca y de su costo. La guía debe considerarse como parte de un proceso de toma de decisiones y los propietarios de embarcaciones y los armadores tendrán que buscar una ayuda más especializada antes de aplicar muchas de las ideas que aquí se ofrecen. Se da por descontado, en general, un conocimiento básico de mécanica, mientras que para entender diversos aspectos cuatitativos se requieren además nociones de aritmética. Las cifras referentes al ahorro de combustible presentadas en esta publicación

son orientativas; por lo tanto, ni el autor ni la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) asumen responsabilidad alguna respecto de su exactitud o aplicabilidad a situaciones pesqueras específicas. CAUSAS DE LA INEFICIENCIA ENERGÉTICA Para abordar el problema de la eficiencia energética conviene saber en qué consume energía una embarcación y en qué aspectos puede influir el armador, el astillero o el maquinista. La figura 1 muestra la distribución aproximada de la energía resultante de la combustión en una embarcación pequeña y lenta. Sólo una tercera parte, aproximadamente, de la energía generada por el motor llega a la hélice y, en un pequeño arrastrero, sólo una tercera parte de esa energía se utiliza para hacer un trabajo útil como tirar de la red. En una embarcación que no tira de una red ni rastrea, de la energía que alcanza la hélice: • el 35 por ciento se utiliza para hacer girar la hélice; • el 27 por ciento para vencer la resistencia debida a la formación de olas; • el 18 por ciento para contrarrestar el rozamiento del forro; • el 17 por ciento para contrarrestar la resistencia de la estela y la de la turbulencia que provoca la hélice contra el casco; y • el 3 por ciento para vencer la resistencia del aire.

FIGURA 1

Pérdida de energía en un pequeño arrastrero

Calor del escape e irradiación 38%

Fricción 1%

Empuje útil 10%

Pérdida en la hélice 24%

Fuente: Dahle, 1982.

Agua para el enfriamiento 27%

Introducción

¿Dónde se pueden hacer economías, o al menos reducir al mínimo las pérdidas? El motor. La mayor parte de la energía que genera el motor por la combustión se pierde como calor a través del escape y el sistema de refrigeración, y lamentablemente no hay mucho que pueda hacer el armador para recuperar útilmente esta energía. En ciertos casos, una parte puede recuperarse mediante el uso de un turbosoplante (véase la sección relativa a los motores) pero, en general, la eficiencia térmica de los motores diésel pequeños de mayor velocidad es escasa y poco puede hacerse para mejorarla. Sin embargo, algunos motores hacen un uso considerablemente más eficiente del combustible que otros (especialmente diferentes tipos de motores fuera borda). Esto se explica en la sección relativa a la elección del tipo del motor. La hélice. La pérdida de energía al hacer girar la hélice depende de dos factores principales: el diseño de la hélice (si es adecuado para el motor, la reductora, el casco y el tipo de pesca practicada) y su estado. El armador puede influir en estos factores, que se examinan en la sección relativa a la hélice. Las modalidades de faena. El efecto de la resistencia debida a la formación de olas, aunque está determinado principalmente por las dimensiones y la forma de la embarcación (véase la sección relativa a la forma del casco), aumenta extraordinariamente con la velocidad. Se puede lograr un ahorro considerable de combustible manteniendo una velocidad razonable para las caracteristicas del casco, independientemente del tipo de embarcación. Los factores que determinan la elección de una velocidad óptima se describen en la sección relativa al funcionamiento del motor y en el anexo 3. Las faenas de pesca también influyen en el consumo de energía y la eficiencia según la tecnología de las artes y las modalidades de faena, sobre todo la duración del viaje. Estos factores, que no son muy fáciles de modificar en la práctica, se examinan en la sección relativa a las faenas de pesca. El mantenimiento del casco. El grado de rozamiento del forro depende principalmente de la calidad del acabado del casco: su rugosidad y la cantidad de malezas e incrustaciones biológicas que se dejan acumular en la obra viva. Estos dos factores se relacionan directamente con el programa de mantenimiento del armador pero, según el tipo de embarcación y de pesca, no siempre merece la pena gastar mucho en el acabado del casco. Esta cuestión se aborda con más detalle en la sección relativa al acabado del casco.

3

Cuando se trata de asignar prioridad a las medidas más sencillas para mejorar la eficiencia en la utilización del combustible, conviene examinar los resultados de las investigaciones realizadas en Nueva Zelanda (Gilbert, 1983). Esos resultados indican que las causas principales de la ineficiencia en el uso del combustible, por orden de prioridad, son las siguientes: • los seres humanos, en primer lugar los armadores; • las hélices de diámetro o paso incorrectos: • los motores que no corresponden a las características de la reductora y de la hélice; • la inadecuación o mala utilización del motor. El armador es el factor más importante; la introducción de mejoras técnicas para aumentar la eficiencia en la utilización del combustible carece de sentido si no se introducen los cambios correspondientes en las faenas. Una innovación técnica que permite que una embarcación consuma menos energía a velocidad de crucero a menudo también se puede utilizar para aumentar esa velocidad, como resultado de lo cual es posible que no se economice nada. Para que el ahorro de energía sea efectivo, la energía debe ser efectivamente ahorrada. Si el excedente de energía resultante de las modificaciones técnicas u operativas se utiliza para aumentar la velocidad (o hacer más trabajo), no habrá ningún ahorro; el control del aprovechamiento de la energía siempre depende de las decisiones y del criterio que vaya adoptando el capitán de la embarcación.

5

Medidas operativas Esta sección versa sobre las medidas que pueden tomarse para aprovechar más eficientemente el combustible sin necesidad de invertir en nuevos bienes de capital. Es importante señalar que esto no significa que las medidas no tengan costos, ya que siempre hay algo que pagar por la eficiencia energética, bien sea en forma de mayores costos operacionales o de períodos más largos en el mar. Lo decisivo es que esos costos estén compensados por el ahorro de combustible. Lamentablemente, es imposible generalizar acerca de la validez de estas medidas porque la eficiencia en el aprovechamiento de la energía variará considerablemente según la embarcación y la faena de pesca. Corresponde a los propietarios o los armadores de las embarcaciones evaluar si estas medidas son aplicables en su situación específica. FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES Reducción de la velocidad La velocidad es el principal factor individual que determina el grado de consumo de combustible. Su efecto es tan importante que, aunque muchos armadores conozcan los principios fundamentales, vale la pena repetirlos una vez más. Cuando la hélice impulsa la embarcación en el agua cierta cantidad de energía se consume con la formación de olas superficiales a ambos lados y detrás del barco. La energía consumida corresponde al esfuerzo empleado en vencer la llamada resistencia debida a la formación de olas. A medida que aumenta la velocidad, la formación de olas requiere muy rapidamente un esfuerzo mayor, desproporcionado en relación con el aumento de la velocidad. Para duplicar la velocidad de una embarcación es necesario consumir mucho más del doble de combustible. A velocidades mayores no sólo se gasta más combustible para contrarrestar la resistencia debida a la formación de olas, sino que es posible que incluso el motor no funcione con máxima eficiencia, en particular a velocidades de rotación próximas al máximo de revoluciones por minuto (RPM). Estos dos efectos se combinan para dar un índice de consumo de combustible relativamente deficiente a velocidades mayores, mientras que, a

la inversa, se consigue un ahorro considerable de combustible cuando se reduce la velocidad. La velocidad de crucero (sobre todo en tránsito) en general depende directamente del capitán. El ahorro de combustible basado en la reducción de la velocidad no requiere ningún gasto adicional. La velocidad de la embarcación durante la pesca puede depender de otros parámetros, como las velocidades óptimas de arrastre o caceo, y no hay mucho margen para modificarla. El ahorro de combustible mediante una reducción de velocidad depende de dos condiciones básicas: • Conocimientos. El capitán debe saber lo que puede ahorrar si reduce la velocidad. • Moderación. El capitán debe estar dispuesto a avanzar más lentamente a pesar de que la embarcación podría avanzar con más rápidez. ¿Qué se puede ahorrar mediante una reducción de la velocidad? El ahorro real es casi imposible de predecir debido a la intervención de numerosos factores. Cuando la velocidad del motor es inferior al máximo de RPM: • la embarcación avanza más lentamente y el viaje lleva más tiempo; • cambia la eficiencia del motor, pero éste consume menos combustible por hora; • la resistencia del casco en el agua se reduce muy rápidamente; • cambia la eficiencia de la hélice. Rendimiento del motor Motores diésel. La cantidad de combustible que consume un motor diésel por cada caballo de vapor cambia ligeramente según la velocidad del motor. Un motor diésel de aspiración normal (sin turbosoplante) tiende a emplear más combustible por caballo de vapor cuando disminuye la velocidad del motor, como se ilustra en la figura 2. Si se reducen las RPM, el motor en realidad puede pasar a funcionar menos eficientemente. Un motor diésel sobrealimentado con turbosoplante y equipado con un pequeño compresor que inyecta más aire tiene características un poco diferentes. Este tipo de motor puede funcionar más eficientemente a velocidades algo inferiores, pero la eficiencia puede disminuir rápidamente si se reduce aún más la velocidad. El gráfico del ejemplo

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

6

FIGURA 2

Curva característica de consumo de combustible de un motor diésel de aspiración normal

Cambio en el consumo de combustible (%) Litros/CV/hora

12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 55%

60% 65% 70% 75% 80% 85% Velocidad de rotación del motor (% de las RPM máximas)

90%

95%

100%

Fuente: Gilbert, 1983.

de la figura 3 muestra que el motor funciona más eficientemente cuando gira al 80 por ciento aproximadamente del máximo de RPM. Obsérvese que en estas dos figuras la eficiencia en la utilización del combustible en realidad cambia muy poco, del orden de unos pocos puntos porcentuales para una reducción del 20 por ciento en las RPM. Las características de la curva de consumo de combustible varían según los motores, especialmente en los de menor capacidad, pero como regla general:

Un motor diésel pequeño debe funcionar al 80 por ciento aproximadamente del máximo de RPM

La temperatura. Los motores diésel son sensibles a los cambios de temperatura del combustible.

Durante un viaje largo, el combustible del depósito de una embarcación de pesca de arrastre se calienta lentamente debido a la temperatura del combustible que entra en el depósito por retroflujo. Esto da lugar a una pequeña pérdida de potencia: alrededor del 1 por ciento para un aumento de 6 ºC (10 ºF) por encima de 65 ºC (150 ºF). El efecto es más perceptible en los climas tropicales. Los motores fuera borda. El consumo de un motor fuera borda convencional de dos tiempos, de gasolina, puede tener características particularmente inesperadas. La cantidad de combustible consumida por cada caballo de vapor generado aumenta rápidamente cuando se reduce la carga (Aegisson y Endal, 1992). Esto obedece a una perturbación en el flujo de la mezcla de combustible y de los gases de escape en el motor, lo cual da lugar a una combustión mucho menos eficaz. Es importante

FIGURA 3

Cambio en el consumo de combustible (%) Litros/CV/hora

Curva característica de consumo de combustible de un motor diésel sobrealimentado con turbosoplante 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% -1% -2%

55%

-3% -4%

Fuente: Gilbert, 1983.

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

Velocidad de rotación del motor (% de las RPM máximas)

95%

1 0 0%

Medidas operativas

El aprovechamiento del combustible es más eficiente si la reducción de la velocidad de crucero se consigue mediante el uso de un motor fuera borda más pequeño que mediante una reducción de la admisión.

Sin embargo, esta opción deja un margen de potencia reducido para cuando sea necesario acelerar por razones de seguridad (por ejemplo, en caso de mal tiempo) o cuando el costo del aumento de consumo de combustible probablemente se pueda compensar porque la captura se venderá a mejor precio en el mercado. Resistencia del casco. Como se menciona más arriba, la resistencia del casco en el agua aumenta rápidamente con la velocidad, principalmente debido al rápido incremento de la resistencia debida a la formación de olas. El cambio en la resistencia del casco es un factor mucho más importante que el cambio en la eficiencia del motor. La figura 4 muestra que la necesidad energética característica de una embarcación pequeña varía con la velocidad. A velocidades más rápidas, obsérvese lo siguiente: • la curva es más pronunciada; • se requiere un gran incremento de energía para conseguir un pequeño aumento de la velocidad; y • una pequeña disminución de la velocidad puede dar lugar a una gran disminución de la necesidad de energía. La forma exacta del diagrama de potencia/ velocidad variará de una embarcación a otra, pero

FIGURA 4

Diagrama de potencia/velocidad 7

6

5 CV/tonelada

observar que, al igual que el motor diésel de aspiración normal, el motor fuera borda consume menos combustible por hora a bajas velocidades, pero de forma ineficiente, por lo que la energía producida es desproporcionadamente inferior al ahorro de combustible. Aunque la reducción de la velocidad del motor conlleva algún beneficio, éste es menor de lo esperado. Los motores fuera borda a queroseno se prestan aún menos al ahorro de combustible mediante una reducción de la velocidad del motor. Cuando se reduce la admisión, el motor utiliza proporcionalmente más gasolina que queroseno, lo cual limitará el ahorro resultante del menor consumo de combustible por hora. Aunque se puede ahorrar combustible utilizando motores fuera borda de dos tiempos con admisión reducida, debe observarse lo siguiente:

7

4

3

2

1

1.60

1.80

2.00

2.20

2.40

2.60

Velocidad de la embarcación (nudos)/ √ {eslora en la flotación (m)} Fuente: Agencia Sueca de Cooperación Internacional para el Desarrollo/FAO, 1986b.

la figura 4 presenta una aproximación general razonable para una embarcación con un motor diésel interno. Una embarcación con motor fuera borda necesitará aproximadamente un 50 por ciento más de energía, principalmente debido a la baja eficiencia de las hélices de este tipo de motor. Es importante entender que el consumo de combustible de un motor diésel y de un motor fuera borda de gasolina es aproximadamente proporcional a la potencia disponible y, cuantos más caballos de vapor tenga el motor, más combustible consumirá. Efectos combinados. Cuando se examinan los efectos combinados de la reducción de la velocidad en el consumo de combustible de una embarcación de pesca, es muy importante recordar que el consumo de combustible por hora carece de interés real. En casi todas las faenas de pesca la embarcación debe viajar de un puerto o embarcadero a un caladero conocido. Por consiguiente, el factor importante es la cantidad de combustible consumido para recorrer determinada distancia, o sea el consumo de combustible por milla náutica. El consumo de combustible por milla náutica muestra las diferencias de rendimiento del motor en función no sólo de la velocidad sino también de las interacciones de la

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

8

CUADRO 1

Consumo de combustible de un arrastrero de 10 m de eslora (en marcha libre) Velocidad

Reducción de la velocidad

Reducción del consumo de combustible

(nudos)

(litros/mn)

7,8

0%

7,02

10%

28%

6,24

20%

51%

Fuente: Aegisson y Endal, 1992.

hélice y el casco, que no son evidentes cuando se considera el consumo de combustible por hora. Para los pequeños cambios de velocidad, el cambio en el consumo de combustible por milla náutica se puede calcular aproximadamente mediante la siguiente ecuación:

Nuevo consumo de combustible = consumo inicial de combustible x

(

Velocidad nueva de la embarcación Velocidad inicial de la embarcación

)

2

Como ejemplo práctico, una embarcación que avanza a 9 nudos consume 19 litros de combustible por hora. Por consiguiente, el consumo de combustible por milla náutica es:

arrastreros en marcha libre (Aegisson y Endal, 1992; Hollin y Windh, 1984) muestran que el ahorro de combustible puede ser considerablemente mayor que el indicado por la ecuación anterior. Las figuras 5 y 6 muestran las curvas características de consumo de combustible resultantes de los datos de la prueba. La figura 5 también ilustra la gran diferencia de economía de combustible entre la potencia de un motor fuera borda de gasolina y la de un motor diésel interno (esta cuestión se examina más a fondo en la sección relativa a los motores). Los datos sobre la propulsión de un motor fuera borda indican que, si la velocidad se reduce en 1 nudo y pasa de 9 nudos a 8 nudos (11 por ciento), se ahorra aproximadamente un 25 por ciento de combustible. La magnitud exacta del ahorro de combustible está estrechamente vinculada a la velocidad inicial de la embarcación. La velocidad máxima de un casco de desplazamiento (medida en nudos) es de aproximadamente 2,43 x √eslora en la flotación (medida en metros), más allá de la cual comienza a planear y pasa por encima del agua, en lugar de atravesarla. Cuanto más se aproxime la embarcación a esta velocidad máxima de desplazamiento, mayor

FIGURA 5

Curvas comparativas de consumo de combustible de una canoa de 13 m de eslora 3. 5

Consumo inicial 19 2,11 litros por milla = = de combustible 9 náutica

Nuevo consumo =2,11 x de combustible

(

8,5 9

)

2

1,88 litros por = milla náutica

Esto significa que una reducción de la velocidad de un 6 por ciento (de 9 a 8,5 nudos) da lugar a un ahorro de combustible de un 11 por ciento, aproximadamente. Este método sólo es válido para un cálculo rápido, porque puede ocultar diversas interacciones entre la hélice y el casco que afectan al consumo de combustible. Éstas se apreciarán mejor si la embarcación se somete a algunas pruebas y mediciones sencillas (véase el anexo 3, que ofrece orientaciones sobre la velocidad óptima). Las pruebas de reducción de la velocidad de los

2. 5

Fuera borda de dos tiempos

Consumo de combustible (litros/milla náutica)

Si la velocidad de la embarcación se reduce a 8,5 nudos, el nuevo consumo de combustible se calcula aplicando la ecuación anterior:

3. 0

2. 0

1. 5

1. 0

0. 5

Diésel interno 0. 0 5

6

7

8

Velocidad de la embarcación (nudos) Fuente: FAO, 1985d.

9

Medidas operativas

9

FIGURA 6

Curva de consumo de combustible de un cerquero de 13,1 m de eslora 3. 5

Consumo de combustible (litros/milla náutica)

3. 0

2. 5

2. 0

CUADRO 2

Máximas velocidades operativas recomendadas Eslora en la flotación (m)

Velocidad máxima de crucero (nudos) Embarcaciones largas y estrechas

Embarcaciones cortas y anchas

8

6,7

5,6

9

7,1

5,9

10

7,5

6,3

11

7,8

6,6

12

8,2

6,9

13

8,5

7,1

14

8,8

7,4

15

9,1

7,7

16

9,4

7,9

1. 5

1. 0

0. 5

0. 0 5

6

7

8

9

Velocidad de la embarcación (nudos) Fuente: Aegisson y Endal, 1992.

será el ahorro de combustible resultante de la reducción de la velocidad. Una velocidad óptima. Está muy bien economizar combustible reduciendo la velocidad pero, como se señaló en la introducción a esta sección, nada es gratuito. En este caso el tiempo representa un costo para el operador de la embarcación, que debe adoptar una decisión difícil: ¿vale la pena reducir la velocidad? Una reducción de la velocidad podría significar menos tiempo de pesca, menos tiempo libre entre los viajes o incluso precios más bajos en el mercado debido al retraso. Considerando sólo la resistencia de una embarcación en el agua, se pueden recomendar las siguientes velocidades máximas:

• Para las embarcaciones largas y estrechas, como las canoas, la velocidad de crucero (en nudos) debe ser inferior a 2,36 x √L. • Para las embarcaciones más cortas y más anchas, como los arrastreros, la velocidad de crucero debe ser inferior a 1,98 x √L, donde L es la eslora de flotación medida en metros.

Estas normas dan lugar a las velocidades máximas de crucero recomendadas en el cuadro 2. El cuadro 2 puede servir como primera estimación para elegir una velocidad de crucero razonable, pero ésta no es necesariamente la velocidad óptima. Para estimar una velocidad óptima, el armador debe hacer un balance entre lo que economizaría si redujera la velocidad y los costos en que incurriría si pasara más tiempo en el mar o menos tiempo pescando. Evidentemente, si la llegada tardía al puerto o al embarcadero puede hacer que encuentre el mercado cerrado y no pueda vender la captura, le conviene avanzar lo más rápidamente posible para llegar al mercado. Pero si el mercado está abierto siempre y los precios no fluctúan, puede valer la pena economizar combustible y regresar más lentamente. La pregunta es ¿cuánto más lentamente?

La velocidad óptima para una situación determinada sería aquella en la cual el ahorro de combustible resultante de la desaceleración compensara la cantidad exacta «perdida» como consecuencia de la tardanza.

La decisión dependerá, en buena parte, de la evaluación del tiempo que haga el patrón. Esa evaluación será, en el mejor de los casos, un juicio subjetivo basado en prioridades individuales. ¿Cuánto ganaría el patrón si llegara una hora antes y cuánto perdería si llegara una hora después? Estas ganancias y pérdidas quizá no siempre sean cuantificables. Por ejemplo, los tripulantes desearán pasar tiempo con sus respectivas familias entre los viajes de pesca, pero esto no tiene un valor definido y, si ese tiempo se perdiera por causa de la tardanza, no se podría identificar fácilmente como un costo.

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

10

CUADRO RESUMIDO 1

Reducción de la velocidad Ventajas

Desventajas

√

No tiene costos directos adicionales

X

El ahorro de combustible puede ser muy considerable

X

√

√

Es muy fácil de aplicar

Para reducir la velocidad se requiere moderación

borda. Todo fabricante de motores recomienda un servicio a intervalos determinados que se deben respetar rigurosamente, sobre todo en el caso de servicios básicos tales como los cambios de aceite, filtros y separadores.

La tripulanción y el propietario pueden tener intereses diferentes

X

Es menos conveniente

Si la velocidad se reduce mediante la instalación de un motor más pequeño, el margen de seguridad puede ser menor

X

• Un motor nuevo o reacondicionado se debe hacer funcionar con cuidado.

• Se debe seguir el programa de mantenimiento del fabricante del motor.

• El trabajo mecánico complejo se debe encomendar a un mecánico competente.

Es muy importante reconocer que las personas que intervienen en el control y el funcionamiento de una embarcación tienen apreciaciones diferentes del tiempo. La toma de decisiones resulta más fácil cuando el propietario de la embarcación es también el capitán. Sin embargo, cuando el propietario no se encuentra a bordo, puede surgir un conflicto de intereses y ello no promueve el ahorro de combustible. Por ejemplo, el patrón (que es quien decide a bordo si se irá más lentamente o no) quizá esté cansado y quiera regresar lo antes posible. Por su parte, el propietario de la embarcación podría tener compradores para la captura y estar más interesado en reducir los costos de funcionamiento (incluido el combustible) que en llevar rápidamente la embarcación al puerto. La cuestión decisiva es cómo participa en los costos de la embarcación la persona que decide sobre la velocidad de navegación. Si los costos de combustible siempre se pagan con los ingresos del propietario, la tripulación quizá no se sienta motivada para reducir la velocidad y economizar combustible. En el anexo 3 se presenta un método cuantitativo inspirado en Lundgren (1985) para calcular la velocidad óptima. Aunque la determinación de una velocidad óptima depende del proceso incierto de calcular la evaluación del tiempo por el capitán, el método presenta medidas relativamente directas que permiten identificar fácilmente las velocidades a las que no debe desplazarse la embarcación, independientemente de los factores humanos que inciden en la decisión. Mantenimiento del motor Un cuidadoso rodaje inicial y un mantenimiento regular son sumamente importantes para la fiabilidad y el rendimiento (incluido el consumo de combustible) de cualquier motor. Esto se aplica a los motores náuticos tanto internos como fuera

Las consecuencias de no respetar las normas de rodaje y de mantenimiento pueden suponer una disminución irrecuperable del rendimiento de un motor. Esto se puede ilustrar con un ejemplo: en un estudio sobre la eficiencia energética en la pesca en pequeña escala en la India (Aegisson y Endal, 1992) se probaron dos motores similares en la misma canoa. Uno de ellos se había mantenido muy mal, y consumió el doble de combustilbe, pero sólo alcanzó el 85 por ciento de la velocidad del otro. Un buen mantenimiento preventivo es mucho más importante en los lugares donde el combustible es de baja calidad. Esto puede dar lugar a depósitos con un elevado contenido de carbón, así como a bajas temperaturas del motor y a una pérdida considerable de potencia. En los motores diésel, el alto contenido de azufre del combustible de baja calidad exije una sustitución temprana de los inyectores. El primer signo de la necesidad de cambiar los inyectores es un mayor consumo de combustible (o una disminución de la potencia) y el ennegrecimiento del humo de escape. En la siguiente lista se enumeran las causas posibles de la densificación del humo de escape en los motores diésel (Gilbert, 1983): Humo de escape negro: - motor sobrecargado; - falta de aire; - inyectores gastados. Humo de escape blanco: - inyectores/válvulas fuera de punto; - válvulas de admisión con fugas o válvulas de salida quemadas; - aros de pistón dañados y gastados; - compresión baja; - contrapresión de escape.

Medidas operativas

Humo de escape azul: - aceite en la cámara de combustión (normalmente en motores de aspiración), por desgaste de las guías de las válvulas o por desgaste o rotura de los aros de pistón; -en los motores sobrealimentados con turbosoplante, por alguna de las causas indicadas o por la presencia de aceite en la parte del turbosoplante más próxima al escape debido a una pérdida. ESTADO DEL CASCO La resistencia de rozamiento, o rozamiento del forro, es la forma más importante de resistencia después de la resistencia debida a la formación de olas. En términos sencillos, es una medida de la energía consumida cuando el agua roza la carena. Al igual que la resistencia debida a la formación de olas, su efecto es más marcado en las embarcaciones más rápidas o en las que recorren distancias mayores entre el puerto y la zona de pesca. Una reducción de la velocidad permite reducir la resistencia de rozamiento. Como esta resistencia depende de la lisura de la obra viva, el armador puede controlarla parcialmente, a diferencia de la resistencia debida a la formación de olas. Cuanta más atención se preste al acabado de la superficie de la embarcación durante la construcción y al mantenimiento, menos energía se desperdiciará para contrarrestar el rozamiento del forro. Esto vale para las embarcaciones de todos los tamaños. No es fácil construir una embarcación con una carena muy lisa y tampoco lo es mantener esa superficie muy lisa porque esto requiere mayores gastos en mano de obra, materiales y (en el caso de las embarcaciones más grandes) puesta en seco en el varadero. Hay algunos indicadores generales que pueden ayudar al armador a decidir cuánto tiempo y dinero vale la pena gastar para conseguir y mantener un acabado liso. Resulta difícil y costoso mejorar el acabado de un casco muy deteriorado; si la embarcación se botó inicialmente con un casco muy rugoso, será muy difícil mejorarlo. El beneficio real de los esfuerzos para mejorar el estado del casco depende de la utilización de la embarcación. Por ejemplo, en el caso de las lentas, como los arrastreros que navegan muy cerca del puerto, el mejoramiento del estado del casco no acarrea grandes beneficios. En una prueba (Billington, 1985) se observó que el encrustamiento reducía en poco menos de 3 nudos la velocidad en

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marcha libre de un arrastrero, pero no tenía efectos observables en la velocidad de arrastre ni en el consumo de combustible durante la pesca. Se trataba de una embarcación que navegaba muy cerca de su puerto de origen, y el gasto considerable que debía hacerse para mantener liso el casco no era rentable. Es preferible procurar que el acabado del casco sea bueno antes de la primera botadura porque, de lo contrario, resulta difícil conseguirlo después.

Cuando una embarcación navega distancias considerables para llegar al caladero, o se utiliza para un tipo de pesca que requiere navegación, como la pesca a la cacea, sí que conviene mantener el casco en buen estado. La magnitud del esfuerzo dedicado al mantenimiento del casco debe guardar proporción con lo siguiente: • la celeridad de la embarcación (cuanto más veloz sea, más importante será el estado de la superficie del casco); • la velocidad de incrustación biológica o deterioro de la superficie del casco; • el costo del combustible; • el costo de mantenimiento. Todos estos factores dependen de las condiciones locales y de la actividad pesquera. Sin embargo, debido al flujo del agua alrededor del casco, el estado de la parte delantera de éste y el de la hélice son más importantes para reducir el rozamiento del forro. Según Towsin et al., 1981: • El tratamiento del cuarto delantero del casco rinde la tercera parte de lo que rinde el del casco entero. • La limpieza de la hélice requiere un esfuerzo relativamente pequeño, pero puede dar como resultado ahorros muy significativos.

En pruebas navales realizadas en los Estados Unidos (Woods Hole Oceanographic Institute, sin fecha) se observó que la incrustación acumulada en la hélice durante más de 7 meses y medio daba lugar a un aumento del consumo de combustible de un 10 por ciento para mantener una velocidad determinada. Las causas de un aumento del rozamiento del forro pueden clasificarse en dos categorías, a saber: • la rugosidad del casco, resultante del deterioro del forro o de un mal acabado de la superficie antes de la pintura; y

12

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

• la incrustación biológica, resultante del crecimiento de algas marinas, escaramujos, etc., en la obra viva. Incrustación biológica La pérdida de velocidad o el aumento del consumo de combustible debido al crecimiento de vegetación marina y pequeños moluscos en el casco representa para los operadores de la embarcación un problema más importante que la rugosidad del casco. La velocidad de crecimiento de la vegetación y los moluscos depende de lo siguiente: • la utilización de la embarcación; • la eficacia de la pintura antiincrustante que se haya aplicado; y • las condiciones ambientales locales, sobre todo la temperatura del agua, ya que cuanto más cálida sea ésta más rápido crecerá la vegetación. Los cálculos indican que la bioincrustación puede contribuir a aumentar el consumo de combustible hasta un 7 por ciento en un mes y un 44 por ciento al cabo de seis meses (Agencia Sueca de Cooperación Internacional para el Desarrollo/FAO, 1986b), pero se puede reducir considerablemente mediante el uso de pintura antiincrustante. Por ejemplo, el consumo de combustible de una canoa ghanesa se reducía a la mitad y su velocidad de crucero en servicio aumentaba un 30 por ciento una vez eliminada la costra de vegetación marina (Beare en FAO, 1989a). Probablemente no valga la pena aplicar pintura antiincrustante a una embarcación pequeña que permanece con frecuencia varada en la playa o en otro lugar fuera del agua (entre los viajes de pesca); en semejantes condiciones, la vegetación y los moluscos no crecen rápidamente porque la superficie del casco se mantiene seca durante períodos prologados. Además, como la pintura antiincrustante es blanda y no muy resistente, si una embarcación se vara en la playa se pierde bastante pintura durante las botaduras y varadas. La pintura antiincrustante libera en el agua una pequeña cantidad de toxinas que inhiben el crecimiento de la vegetación y los moluscos. Hay varios tipos diferentes de productos antiincrustantes, que van desde las pinturas más baratas, más duras, hasta las más eficaces y costosas que actúan por hidrólisis o por autopulido. Todos los tipos de pintura antiincrustante tienen una vida útil limitada (generalmente alrededor de un año), después de lo cual es necesario reemplazarla porque pierde sus propiedades tóxicas y la vegetación comienza a crecer

rápidamente. Las pinturas antiincrustantes que actúan por autopulido se vuelven más suaves con el tiempo y pueden ofrecer una protección razonable, de hasta dos años, contra la bioincrustación, pero el sistema de pintura es costoso de aplicar y requiere la eliminación completa de toda pintura anterior por debajo de la línea de flotación. Pinturas antiincrustantes autopulimentantes permiten ahorrar hasta un 10 por ciento de combustible (Hollin y Windh, 1984), pero sólo serán viables para las embarcaciones que recorren distancias largas hasta llegar a la zona de pesca y que se varan en dique seco aproximadamente una vez al año. En la pesca en pequeña escala el uso de pintura antiincrustante es poco común, pero permite hacer ahorros considerables o, por lo menos, reducir las pérdidas. En la pesca en pequeña escala existen unas pocas opciones que ofrecen una solución barata y a menudo eficaz del problema: Pintura mezclada con herbicida. La carena de una embarcación pequeña se puede cubrir con una mezcla de pintura y una pequeña cantidad de herbicida agrícola. No se requiere una pintura especial y el herbicida suele ser barato y fácil de conseguir. La desventaja principal es que no se puede controlar la liberación de la toxina. Durante los primeros días de inmersión la liberación es rápida, pero la eficacia del producto disminuye rápidamente. Toda pintura antiincrustante debe usarse con cuidado porque la toxina puede tener efectos perjudiciales para otro tipo de vegetación marina, en particular moluscos y algas comestibles, en el área donde permanecen ancladas las embarcaciones. Aceite de hígado de tiburón y cal. En algunas comunidades pesqueras donde no se consigue pintura antiincrustante o ésta es cara, una solución autóctona consiste en aplicar una pintura espesa preparada con aceite de hígado de tiburón y cal. El aceite se extrae del hígado de tiburones y rayas mediante un proceso de cocción y desintegración parcial. Este líquido de olor acre se aplica luego directamente a las superficies interiores de madera de la embarcación (para protegerlas contra insectos perforadores de la madera o contra los efectos del calafateo), o se mezcla con cal y luego se aplica a la obra viva. La mezcla es bastante eficaz para limitar el crecimiento de vegetación marina y aleja a los perforadores de la madera. La ventaja principal es que resulta muy barata, y a menudo ni siquiera es necesario comprar producto alguno. Sin embargo, cuando se aplica a la obra viva, queda blanda y no dura mucho, de manera que es preciso volver a aplicarla aproximadamente una vez al

Medidas operativas

13

mes para que resulte eficaz. Debe señalarse que en muchas comunidades costeras tropicales la cal se extrae mediante la calcinación de trozos de coral recogidos en arrecifes próximos. En muchos países esta actividad destructora para el hábitat y la pesca locales es ilegal.

CUADRO RESUMIDO 2

Estado del casco Ventajas √

El ahorro de combustible puede ser considerable

X

√

Es relativamente fácil de aplicar

X

La pintura antiincrustante protege las embarcaciones con casco de madera de los teredos marinos

X

√

Si una embarcación queda en el agua, en lugar de ser sacada y puesta en seco entre los viajes de pesca, la obra viva debe estar protegida por una pintura o compuestos antiincrustantes.

Rugosidad El casco de las embarcaciones de acero es el que más se deteriora con el tiempo. Aunque la rugosidad del casco de las embarcaciones de madera e incluso hasta cierto punto de las de fibra de vidrio aumenta con el tiempo (principalmente por daño físico y acumulación de pintura deteriorada), el efecto es más importante en los cascos de acero porque, además, se ven afectados por la corrosión. A continuación se enumeran los principales factores que determinan la rugosidad del casco. • corrosión de las superficies de acero, a menudo causada por: - fallas de los sistemas de protección catódica; o - pinturas antiincrustantes inadecuadas o deterioradas FIGURA 7

Incremento de las necesidades de potencia debido a la rugosidad del casco 10%

8%

6%

4%

2%

Desventajas

La embarcación debe permanecer inutilizada mientras se mejora el estado del casco Las embarcaciones más grandes deben permanecer varadas en dique seco (es costoso) Los costos de pintura y mano de obra pueden ser considerables

• mal acabado de la pintura debido a lo siguiente: - una limpieza insuficiente del casco antes de la aplicación; - una aplicación deficiente; - condiciones meteorológicas adversas en el momento de la aplicación, por ejemplo lluvia o calor intenso; • formación de ampollas y separación de la pintura debido a lo siguiente: - una mala preparación de la superficie antes de aplicar la pintura; - acumulación de antiincrustante viejo; - mala calidad de la pintura; • daño mecánico de la superficie del casco debido a los amarres, el roce de los cabos, las encalladuras, los desembarques en la playa, o por acción del hielo. Las embarcaciones de acero grandes necesitan aproximadamente un 1 por ciento más de potencia por año para mantener la misma velocidad, aunque el aumento de la rugosidad del casco generalmente se desacelera con la edad de la embarcación. Por consiguiente, a los diez años una embarcación de acero requiere aproximadamente un 10 por ciento más de potencia (y un 10 por ciento más de combustible) para mantener la velocidad de crucero que alcanzaba cuando empezó a prestar servicio. Esta pérdida, hasta cierto punto inevitable, se puede reducir al mínimo mediante un buen mantenimiento del casco y, en el caso de las embarcaciones de acero, mediante la sustitución regular del ánodo protector fungible y la aplicación de pintura anticorrosiva. FAENAS DE PESCA

0%

0

2

4

6

años después de la botadura

Fuente: Derivado de Byrne y Ward, 1982.

8

10

Autonomía Las modalidades de faena en una embarcación tienen una influencia directa en la eficiencia de la

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Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

utilización del combustible. En las embarcaciones más grandes, cuya autonomía en el mar es de varios días o incluso más, la duración de los viajes de pesca se tiende a limitar al mínimo necesario para llenar la bodega. En la pesca en pequeña escala se tenderá a limitar la duración de cada viaje de pesca a un solo día, a menudo debido a la falta de capacidad de almacenamiento a bordo o a las prácticas establecidas. En muchos de esos casos, se podría ahorrar más combustible aumentando el tiempo de permanencia en el caladero, en particular si se dedica una parte considerable del día a los viajes de ida y vuelta. Por ejemplo, si los viajes pudieran durar dos días en vez de uno, la captura de dos días supondría un costo de combustible correspondiente a un solo viaje de ida y vuelta en lugar de dos. Esto permitiría reducir hasta en un 50 por ciento el costo del combustible por kilogramo de pescado capturado. Sin embargo, suele ser muy difícil aumentar la autonomía de una embarcación, especialmente pasar a prolongar en un día la duración de los viajes: • la embarcación debe tener una bodega refrigerada y debe llevar hielo; el precio de venta del pescado debe justificar la inversión en la bodega refrigerada y el costo diario del hielo (éste se debe poder conseguir en el puerto de embarque); • la tripulación debe estar dispuesta a pasar las noches en el mar, y posiblemente no tenga esa costumbre; • la embarcación debe estar en buen estado porque una presencia más prologada en el mar significa inevitablemente una mayor exposición al mal tiempo; • la embarcación posiblemente necesite literas y cocina, que no eran necesarias en los viajes de un día de duración. Tecnología pesquera Las artes de pesca utilizadas para un tipo de faena suelen estar determinadas de antemano según la especie que se quiera pescar, las condiciones físicas (tipo de fondo, corrientes), las condiciones meteorológicas y el tipo de embarcación. La combinación de estos factores a menudo significa que en esa faena se puede utilizar un solo tipo de arte. Sin embargo, en la pesca de arrastre, sobre todo la costera en pequeña escala, es posible utilizar a veces artes de arrastre de pareja en lugar de las clásicas redes de arrastre de puertas para una sola embarcación. La reducción de los costos de

combustible de la flota puede llegar a un 25 por ciento o un 35 por ciento por tonelada de pescado si se utilizan artes de arrastre de pareja (Aegisson y Endal, 1992) en lugar de redes de arrastre de puertas. Navegación El uso de satélites de navegación y ecosondas se está generalizando en la pesca en pequeña escala porque esa tecnología no sólo es más barata sino también más fácil de transportar (sobre todo el equipo de navegación por satélite). Este tipo de equipo auxiliar para la navegación puede contribuir a economizar hasta un 10 por ciento de combustible (Hollin y Windh, 1984), según el tipo de pesca y la dificultad para encontrar cardúmenes pequeños y concentrados. Ese instrumental no sólo ayuda al capitán de la embarcación a volver a encontrar fácilmente el caladero, (reduciendo de ese modo el derroche de combustible), sino que también permite encontrar nuevos bancos de peces y contribuye a mejorar la seguridad de la navegación. Para utilizar satélites de navegación y ecosondas se requiere bastante capacidad de navegación; la utilización de cartas náuticas posibilita un mejor aprovechamiento de esa tecnología. PROPULSIÓN AUXILIAR CON VELAS El uso de velas como medio de propulsión auxiliar permite ahorrar mucho combustible (hasta el 80 por ciento en viajes largos de embarcaciones pequeñas), pero su utilización dista mucho de ser posible en todos los casos. Se requiere el concurso de circunstancias muy específicas para que la utilización de veleros a motor resulte tecnológicamente viable, tanto con respecto a las condiciones meteorológicas como al diseño de la embarcación y a la actitud y los conocimientos de los tripulantes. Para que una embarcación pueda navegar a vela debe tener determinadas características en CUADRO RESUMIDO 3

Faenas de pesca Ventajas

√ El ahorro de combustible puede ser considerable

Desventajas

Puede ser necesaria una inversión considerable para aumentar la autonomía de la embarcación

X

Suele resultar muy difícil cambiar las operaciones de rutina de un tipo determinado de pesca

X

Tanto para modificar las operaciones de rutina como para tener una mayor conciencia de la navegación es preciso recibir adiestramiento y conocimientos

X

Medidas operativas

cuanto a la estabilidad y la disposición de la cubierta, de manera que, por lo general, este tipo de propulsión sólo es viable en las embarcaciones diseñadas específicamente para navegar a vela. En el caso de las embarcaciones más pequeñas puede ser necesario añadir más lastre o instalar una quilla de lastre externa para mejorar tanto la estabilidad como la navegabilidad con viento de costado o con viento de proa. En cualquier embarcación de pesca las velas limitan la capacidad de maniobra y el mástil y la jarcia reducen la disponibilidad de espacio libre en la cubierta. La navegación a vela es un oficio aparte y para practicarlo con eficiencia la tripulación tiene que contar con los conocimientos necesarios y estar dispuesta a utilizarlos: para izar las velas hay que realizar operaciones muy complejas, en particular en las embarcaciones más grandes. Es evidente que a la tripulación siempre le resultará más fácil olvidarse de las velas y navegar directamente a motor. Sin embargo, este tipo de navegación puede suponer un gran ahorro de combustible, según la fuerza del viento, su dirección con respecto al rumbo o a la localización de las zonas de pesca y la duración del viaje. Normalmente, los valores indicativos son del orden del 5 por ciento (para condiciones variables) al 80 por ciento (para pequeñas embarcaciones en viajes largos con viento constante a 90 º del rumbo). Sin embargo, estos cálculos dependen mucho de la capacidad de la tripulación, así como de la forma del casco y del estado y diseño de las velas. Existen diseños muy diferentes de arboladuras, desarrollados en distintas zonas de pesca alrededor del mundo. Es importante que el diseño de la arboladura de una embarcación de pesca sea sencillo, seguro y maniobrable. El diseño de la arboladura de una embarcación de pesca debe ser lo más sencillo posible y tener la menor cantidad posible de serretas y jarcias firmes y de labor.

En las embarcaciones más pequeñas es preferible utilizar una sola vela que se pueda acomodar fácilmente en un espacio reducido. Como sistema de propulsión secundario, la navegación a vela permite aumentar considerablemente la seguridad de las embarcaciones, en particular si éstas pueden utilizar únicamente ese sistema de navegación en caso de avería del motor.

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CUADRO RESUMIDO 4

Propulsión auxiliar con velas Ventajas

Desventajas

√

El ahorro de combustible puede ser considerable

X

Para lograr una eficacia óptima, la embarcación debe haber sido diseñada y construida desde el principio para navegar a vela. Suele ser muy difícil adaptar velas a una embarcación de pesca a motor

√

Se puede mejorar la comodidad de la embarcación

X

√ Mejora la seguridad de la embarcación

X

La tripulación debe saber navegar a vela o adiestrarse para ello Las velas son otro elemento más que requiere mantenimiento Las velas pueden exigir a la tripulación un esfuerzo adicional sustancial, y siempre es más fácil navegar a motor

X

17

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

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Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

Foto 1

J. WILSON

Erosión incipiente como resultado de la cavitación cerca del borde de ataque de la cara anterior de la pala

que una hélice más pequeña y un dispositivo más sencillo. 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

FIGURA 8

Relación área-disco

==>Relación creciente entre la superficie expandida de las palas y el área del disco de la hélice==>

Medidas técnicas

19

una hélice de paso variable es de aproximadamente un 2 por ciento. 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

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

4 x diámetro del eje

1

Estas distancias están estrechamente asociadas al número de palas

y se pueden calcular como sigue: 1 = 0.23 - (0,02 x n) y 3 = 0.33 - (0,02 x n) donde n = número de palas de la hélice.

FIGURA 10

Distancias de protección de la hélice

Fuente: Smith, Lapp y Sedat, 1985.

FIGURA 9

Rake o caída de las palas

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

Caída de la hélice (o Rake)

Foto 2

20

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

Foto 3

Distancia demasiado pequeña entre el dormido de popa y la hélice

Foto 4

J. WILSON

J. WILSON

Distancia muy pequeña entre el casco y la punta de las palas

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

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. En general:

J. WILSON

J. WILSON

Fotos 5 y 6

• 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.

Medidas técnicas

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.

21

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

22

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

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

Medidas técnicas

23

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 FIGURA 11

Hélice en tobera

ahorros considerables de combustible o un aumento de la capacidad de arrastre, pero no en todos los casos. 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: RPM de la hélice

=

RPM del motor 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). En el caso de un arrastrero que tiene un motor de 440 caballos de fuerza (a 1 900 RPM) y una FIGURA 12

Evaluación de los beneficios de una tobera (embarcaciones monohélice)

Foto 7

KORT PROPULSION CO. LTD.

Hélice en tobera

Velocidad de la embarcación (nudos)

20

15

Desventaja 10

Ventaja 5

0

Caso ejemplo

0

5000

10000

RPM de la hélice x √ SHP Fuente: Smith, Lapp y Sedat, 1985.

15000

20000

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Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

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: RPM de la hélice x √SHP = 1 900 x √440 = 7 971 5 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

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 Círculo de evolución más grande

√ Protección de la hélice

X

√ Posibilidad de reducir la vibración

X

√ Aumento de la capacidad de captura o de ahorro de combustible

X

Aumento de la carga del timón

X

Instalación costosa

Reducción de la maniobrabilidad en contramarcha

Posible necesidad de una hélice nueva X

Posible necesidad de un timón nuevo o de modificación del existente X

Fuente: Smith, Lapp y Sedat, 1985.

insuficiente para colocar una tobera que pueda entubar una hélice capaz de absorber la fuerza del motor. DISEÑO DEL 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

Medidas técnicas

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FIGURA 13

Alisado de formas del dormido de popa o del talón del codaste

diá

o de metr

or puls l pro

• un buen lijado del dormido de popa para que

los bordes de salida queden lo más finos y redondeados que sea posible. 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 Foto 8

J. WILSON

Dormido de popa al que le falta mucho lijado

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. 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.

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Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

Foto 9

J. WILSON

Buen lijado a proa de la hélice

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 15º ó 20º 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 x √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 x 3,5). Este motor debe dar a la embarcación una velocidad de servicio de cerca de 6,1 nudos (= 2,16 x √8) al 80 por ciento del valor máximo continuo.

Medidas técnicas

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

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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

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Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

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.

Medidas técnicas

29

CUADRO 4

Motor diésel interno Ventajas

Desventajas

√ Permite una instalación eficaz de la hélice

X

√ El aprovechamiento del combustible es eficiente

X

√ El combustible diésel es fácil de encontrar y barato

X

√ 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

El precio de compra es elevado (2 a 4 veces el precio de un motor fuera borda equivalente) La instalación es compleja y costosa

Un combustible de mala calidad puede dar lugar a mayores costos de mantenimineto

Consumo característico de combustible: 0,25 litros/CV/hora Consumo efectivo1 de combustible de otros motores en comparación con un motor diésel interno: Diésel interno Gasolina, 2 tiempos, fuera borda

+230%

Gasolina, 4 tiempos, fuera borda

+90%

Diésel fuera borda

+40%

Queroseno, fuera borda

+200%

0

5

10

15

20

25

30

35

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 aceleración rápida

X

Requiere aceite para motor de dos tiempos como combustible (costoso)

√ La tecnología es conocida

X

√ Es liviano (1,3-1,8 kg/CV)

X

Un aceite de baja calidad puede llevar aparejados falta de fiabilidad y mayores costos de mantenimiento 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: Gasolina, 2 tiempos, fuera borda Diésel interno

-70%

Gasolina, 4 tiempos, fuera borda

-45%

Diésel fuera borda

-60%

Queroseno, fuera borda

-10%

0

5

10

15

20

25

30

35

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.

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

30

CUADRO 6

Motor fuera borda de gasolina de cuatro tiempos Ventajas

Desventajas

√ Es más económico

X

√ 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 aproximadamente un 35% más costoso que el equivalente de dos tiempos

√ 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:

Gasolina, 4 tiempos, fuera borda Diésel interno

-45%

Gasolina, 2 tiempos, fuera borda

+75%

Diésel fuera borda

-25%

Queroseno, fuera borda

+60%

0

5

10

15

20

25

30

35

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

Medidas técnicas

31

CUADRO 7

Motor diésel fuera de borda Ventajas

Desventajas

√ Es muy económico

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: Diésel fuera borda Diésel interno

-30%

Gasolina, 2 tiempos, fuera borda

+140%

Gasolina, 4 tiempos, fuera borda

+35%

Queroseno, fuera borda

+120%

0

5

10

15

20

25

30

35

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.

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. 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.

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

32

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 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 dos tiempos X

El queroseno subvencionado suele ser escaso

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 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:

Queroseno, fuera borda Diésel interno

-65%

Gasolina, 2 tiempos, fuera borda

+10%

Gasolina, 4 tiempos, fuera borda

-40%

Diésel fuera borda

-55%

0

5

10

15

20

25

30

35

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 15º. 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

Medidas técnicas

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 x 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).

33

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 90º 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.

35

Anexo 1

Registro La mayor parte de los pesqueros pequeños llevan registros escasos o, en el mejor de los casos, muy básicos. Por lo general, el grado de detalle se limita al necesario para responder a las exigencias de las autoridades impositivas o calcular la división de las ganancias y los costos entre los tripulantes. Rara vez se llevan registros con la idea de que podrían utilizarse para vigilar el rendimiento de la embarcación o de la tripulación. Sin embargo, para poder evaluar si una embarcación funciona bien o eficientemente, el registro básico es de importancia fundamental. Los registros diarios constituyen para el propietario o armador una de las pocas maneras de conocer las variaciones de rendimiento de una embarcación o de comparar el rendimiento de una embarcación con el de otra. La reunión de información sencilla sobre el rendimiento permite determinar la velocidad óptima (véase el anexo 3) y, a largo plazo, es lo único que ofrece la posibilidad de justificar cuantitativamente una inversión en una tecnología más nueva. Los registros deben ser el «barómetro» de una empresa pesquera porque muestran los altibajos y hacen posible determinar si los resultados son buenos o malos. Hay varios principios importantes que se deben observar en el registro para que la información recogida sea útil y pertienente: • Concisión. ¿Qué información es realmente necesaria? Recoja sólo la información necesaria, porque el exceso constituye una carga. • Sencillez. Procure reunir información simple porque la más complicada tendrá menos probabilidades de ser exacta. • Coherencia. Sea cual fuere la información, se debe recoger en lo posible de la misma manera y la deben recoger las mismas personas. • Regularidad y frecuencia. Recoja la información con frecuencía y en el momento del hecho. ¡Es

difícil recordar los detalles de un viaje de pesca ocurrido seis meses atrás! Conviene registrar la información después de cada viaje de pesca y hacer resúmenes mensuales. Para vigilar la eficiencia en la utilización del combustible, los principales elementos de información que se deben recoger de forma sistemática son los siguientes: • cantidad de combustible y de aceite adquiridos; • costo del combustible y del aceite adquiridos; • horas de funcionamiento del motor; • distancia recorrida (si la embarcación tiene un indicador). Para tener una idea de los ingresos y los costos de la embarcación, también se deben llevar registros de lo siguiente: • peso y valor de la captura; • costos de mantenimiento; • otros costos diarios, como la comida de la tripulación, el cebo, el hielo y los derechos de amarre y de descarga; • pagos efectuados a la tripulación o parte que corresponde a ésta. Cada vez que se incurra en gastos o se efectúe una venta se deben registrar las fechas. De lo contrario, será difícil hacer resúmenes periódicos. Un libro de contabilidad es útil para indicar los detalles de los gastos, las actividades y los ingresos. En los cuadros 9A y 9B se presenta una forma posible de organizar esa información. Mantenga los cuadros bien ordenados y utilice una línea nueva para cada gasto, cada observación o cada venta (ingreso). Si al comienzo de cada mes se utiliza un nuevo par de páginas, resultará más fácil escribir los resúmenes mensuales.

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

36

CUADRO 9A

Costos – agosto de 1998 Fecha

Tipo de gasto

Cantidad

Costo ($)

12/8

Diésel

200 litros

70

12/8

Hielo

500 kg

25

19/8

Observaciones

30 horas de uso del motor

20/8

Parte correspondiente a la tripulación

20/8

Filtros de aceite

195 2

22

CUADRO 9B

Ingresos – agosto de 1998 Fecha

Artículo

Cantidad

Valor ($)

19/8

Pescado – de grado 1

150 kg

300

19/8

Pescado – de grado 2

300 kg

360

37

Anexo 2

Ayuda para la toma de decisiones En esta guía se hace escasa referencia a los aspectos importantes de una inversión en una tecnología que permita aprovechar más eficientemente la energía, si vale la pena hacer semejante inversión y cuándo es oportuno hacerla. Dadas las grandes diferencias de costo de los motores, del combustible y de la mano de obra capacitada según los países y regiones, carece de sentido formular pautas financieras cuantitativas. Sin embargo, el siguiente cálculo básico ayudará a un armador a tomar decisiones en materia de inversión. Cabe señalar que se trata de una aproximación rápida; si se está considerando la posibilidad de hacer una inversión grande, se requiere un análisis financiero más detenido. El gasto total en efectivo se calcula sumando el precio de compra, el costo de la instalación, cualquier pérdida neta de ingresos más el costo adicional anual de mantenimiento de la nueva inversión. Los ingresos netos perdidos deben calcularse a partir del número de días en que la embarcación estará fuera de servicio, multiplicado por los ingresos netos normales del propietario de la embarcación por día

(después de haber deducido los costos y la parte que corresponde a la tripulación). El dinero invertido podría haber quedado en el banco y devengado intereses que se perderán. Los intereses perdidos se calculan multiplicando la tasa de interés bancaria por el gasto total en efectivo. El costo total es la suma de los intereses perdidos más el gasto total en efectivo. El ahorro anual previsto de combustible debe calcularse a partir de las cifras de ahorro de combustible relacionadas con la nueva inversión (como las indicadas en esta guía), multiplicadas por el presente gasto total anual en combustible. Este último se debe calcular a partir de los registros actuales. El período de amortización de la inversión se calcula dividiendo el costo total por la reducción prevista del costo del combustible, multiplicado por 12 para pasar de años a meses. Es muy importante que el período de amortización sea más corto que la vida útil del artículo por adquirir. El gráfico que se muestra aquí es sólo un ejemplo y no se basa en un caso particular.

FIGURA 14

Ejemplo de evaluación de una inversión en una tecnología que aprovecha eficientemente la energía Precio total de compra Costo total de la instalación Ganancias perdidas durante la instalación

$300,00 $100,00 $50,00

Costo anual adicional del mantenimiento

$10,00 $460,00

Gastos totales en efectivo Tipo de interés de los depósitos bancarios Interés perdido Costo total

=Ganancias netas por día x días fuera de servicio durante la instalación

8%

$36,80

= 0,08 x 460

$496,80

Presente consumo annual de combustible

14 400 litros $5 050,00 5% Porcentaje de ahorro previsto de combustible Reducción prevista del costo del combustible $252,50

Período de amortización de la inversión Fuente: Hollin y Windh , 1984.

= 0,05 x 5 050

23,6 meses = (Costo total) x 12 ÷ reducción del costo del combustible

39

Anexo 3

Guía sobre la velocidad óptima El método que se describe a continuación para calcular la velocidad óptima de una embarcación es cuantitativo y requiere una capacidad razonable para recoger datos básicos sobre el rendimiento de la embarcación en cuestión y hacer cálculos basados en esa información. Como se mencionaba en la sección relativa al funcionamiento del motor, una parte importante del cálculo de la velocidad óptima de una embarcación consiste en el valor del tiempo del capitán, que suele ser indefinido y difícil de especificar. Sin embargo, el método esbozado más abajo permite determinar las velocidades de la embarcación y del motor a las cuales sería imprudente funcionar en cualquier circunstancia, independientemente de la valoración del tiempo del capitán. El factor básico para seleccionar una velocidad óptima es lo que

se gana si se ahorra combustible mediante una reducción de la velocidad a cambio del “pecio” que paga el capitán por llegar más tarde que lo habitual. ¿Qué ventajas puedo obtener si reduzco la velocidad? La suma ganada por hora de tardanza depende de cada embarcación y del estado de su carga; no existen dos embarcaciones que tengan las mismas características. Lo ganado cada hora por navegar más lentamente puede expresarse como sigue: Para hacer este cálculo se requiere alguna información básica y un cuadro de consumo de combustible (litros por milla) según la velocidad de la embarcación. La embarcación debe estar equipada con un indicador de velocidad y/o un medidor del

Ecuación 1: Valor por hora =

reducción del gasto de combustible aumento del tiempo del viaje

=

precio del combustible x reducción del consumo de combustible aumento del tiempo de viaje

La reducción del consumo de combustible se calcula estableciendo la diferencia respecto del combustible utilizado para hacer el mismo viaje a una velocidad un poco más lenta: Ecuación 2: Reducción del consumo de combustible = (distancia recorrida x litros/milla a V1) – (distancia recorrida x litros/milla a V2) donde V1 y V2 son respectivamente las velocidades inicial y reducida.

El aumento de la duración del viaje se calcula sobre la base de las velocidades y la distancia recorrida: Ecuación 3: Aumento de la duración del viaje =

distancia recorrida distancia recorrida V2 V1

Combinando las ecuaciones 2 y 3 con la ecuación 1 se obtiene: Valor por hora =

precio del combustible x reducción del consumo de combustible aumento de la duración del viaje

Ecuación 4: Valor por hora =

precio del combustible x (litros/milla a V1 - litros/milla a V2) (1/V2 – 1/V1)

40

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

flujo de combustible o un tacómetro. La validez del cálculo es mayor si se utiliza un medidor del flujo de combustible en lugar de un tacómetro. Se debe levantar un cuadro similar al cuadro 10. La información de las columnas A, B y C se registra durante la navegación en condiciones normales con una carga normal en la bodega. Se debe tratar de evitar el efecto del viento y, si fuera necesario, registrar los valores en los viajes de ida y vuelta, con viento a favor y viento en contra. Si se dispone de un medidor del flujo de combustible, no es necesario registrar las RPM del motor, y la columna A puede quedar en blanco. Si no se dispone de un medidor del flujo de combustible se debe calcular la información de la columna C sobre la base de las RPM presentes (columna A), el consumo de combustible declarado por el fabricante a la potencia máxima continua (MCR) y la demanda de la hélice. A un nivel determinado de RPM, el consumo de combustible se puede calcular como sigue (véase abajo): Los resultados se deben luego representar en un gráfico que muestra el valor por hora según la velocidad de la embarcación (columnas B y E), como en la figura 1 del anexo. La forma del gráfico es muy reveladora porque muestra no sólo la interacción compleja entre la hélice y el casco, sino también el costo implícito del combustible. Dependerá no sólo de la embarcación, sino también de la situación económica presente; en la figura 12 se muestran otras curvas ilustrativas.

Consumo de combustible a las RPM presentes =

(

CUADRO 10

Datos de las pruebas de mar A

B

C

D

E

RPM del motor

Velocidad de la embarcación (nudos)

Litros/ hora

Litros/ milla

Valor ($/hora)

1 100

6,7

6,3

0,94

1 200

7,1

8,2

1,15

7,54

1 310

7,7

10,6

1,38

6,27

1 380

8,1

12,4

1,53

7,18

1 500

8,8

15,9

1,81

8,52

1 600

9,2

19,4

2,11

17,70

1 700

9,6

23,2

2,42

20,82

1 800

9,9

27,6

2,79

34,71

1 900

10,1

32,4

3,21

63,78

Precio del combustible: $ 0,30 por litro.

A velocidades en las que la curva es relativamente plana, un aumento de la velocidad de crucero, por ejemplo de 7 a 8,8 nudos, como se muestra en la figura 11, conlleva pocas desventajas. Pero sería imprudente conducir la embarcación del ejemplo a esas velocidades. A velocidades en las que la curva es pronunciada, la reducción de la velocidad conlleva grandes beneficios. Por consiguiente, las velocidades de crucero preferibles se encuentran en los puntos de la curva en los que la pendiente comienza a aumentar apreciablemente. Sin embargo, para que el «costo» horario de viajar a una velocidad más lenta quede compensado por los ahorros horarios de combustible, se debe calcular el valor del tiempo del capitán.

)

RPM presentes RPM al MCR

3

x consumo de combustible al MCR

En el ejemplo del cuadro 10, la embarcación estaba equipada con un motor de 154 CV a 1 900 RPM. El fabricante declaraba que, a esas revoluciones, el motor debía consumir 0,21 litros/CV/hora, o sea 32,4 por hora al MCR. Luego se calcula el consumo de combustible a 1 500 RPM, por ejemplo: Consumo de combustible a 1 500 RPM =

( ) 1 500 1 900

3

x 32,4 = 15,9 litros por hora

La columna D es el resultado de la división de los datos de la columna C por los de la columna B en cada línea. La columna E se calcula aplicando la ecuación 4, con los datos correspondientes al presente y los de la línea que está inmediatamente más arriba. El consumo a 1 500 RPM, por ejemplo, se calcula como sigue: Valor por hora =

Valor por hora =

precio del combustible x (litros/milla a 8,8 nudos – litros/milla a 8,1 nudos) (1/8,1 - 1/8,8) 0,3 x (1,81 - 1,53) (1/8,1 - 1/8,8)

= 8,52 dólares

Anexo 3 − Guía sobre la velocidad óptima

41

FIGURA 15

Curva ilustrativa de valor del tiempo/velocidad de la embarcación

1 900

70.00

50.00

1 800

40.00

30.00 1 700

Valor ($/hora)

60.00

0. 00

7

7. 5

1 600

1 500

1 380

10.00

1 310

1 200

20.00

8

8. 5

9

9. 5

10

10.5

Velocidad de la embarcación (nudos)

FIGURA 16

Otras curvas ilustrativas de valor/velocidad

60.00 Arrastrero de 17 m de eslora con un motor diésel interno de 230 CV

100.00

Canoa ghanesa de 20 m de eslora con un motor fuera borda de gasolina de 40 CV

90.00

50.00 Valor ($/hora)

Valor ($/hora)

80.00

40.00 30.00 20.00

70.00 60.00 50.00 40.00 30.00

10.00

20.00 10.00

0.00

7

7.5

8 8.5 9 9.5 10 Velocidad de la embarcación (nudos)

10.5

0.00

6

6.5

7

7.5

8

Velocidad de la embarcación (nudos)

Fuente: Datos calculados en base a Billington (1985) y Rubesamen (1988).

¿Cuánto vale mi tiempo? El valor del tiempo del capitán se puede calcular en función del costo de llegar más tarde. Se le podría preguntar si estaría dispuesto a llegar una hora más tarde si alguien le pagara 1 000 dólares. En caso afirmativo, la respuesta probablemente sería afirmativa. Pero si la compensación fuera de sólo 50 centavos, la respuesta probablemente sería negativa. Por lo tanto, el valor de la hora adicional se encuentra entre 50 centavos y 1 000 dólares. Se debe repetir la pregunta reduciendo el valor del beneficio (de 1 000 dólares) hasta que la respuesta sea incierta

y se pueda calcular el límite superior del valor del tiempo (por ejemplo 25 dólares). También se debe repetir la pregunta aumentando el valor inferior del beneficio (de 50 centavos) hasta que la respuesta sea nuevamente incierta y se alcance un límite inferior (por ejemplo 15 dólares). La valoración del tiempo del capitán se encuentra entre esos dos límites y se puede calcular como un promedio (en este caso 20 dólares). Esta es una estimación del costo que representa para el capitán llegar una hora más tarde. Cabe señalar que no es tan importante hacer un cálculo preciso del valor del tiempo del capitán

42

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

porque, según la forma de la curva de ahorro de la embarcación, algunos límites operativos se pueden establecer recurriendo al sentido común. Combinando los datos del ejemplo del gráfico y la valoración arriba indicada, se estima que la velocidad óptima de crucero sería de poco más de 9,5 nudos a unas 1 680 RPM.

43

Anexo 4

Método de la hélice de Crouch En este anexo se presenta un procedimiento para calcular el diámetro y el paso correctos de la hélice de una embarcación determinada con un determinado motor. Se basa en un método empírico y fórmulas desarrolladas por George Crouch, pero algunos procedimientos se han simplificado mediante la integración de fórmulas derivadas por Dave Gerr (Gerr, 1989). Los gráficos ayudan a evaluar rápidamente un diseño determinado de una hélice existente o propuesta, pero no sirven para hacer un diseño detallado. Su aplicación se limita a las hélices de tres palas, de sección ojival (cara anterior plana con una curva simétrica en el dorso) y una razón del ancho medio de las palas de 0,33. Para realizar un control preliminar de la hélice sólo se requiere información básica sobre la instalación y la embarcación, que se limita a lo siguiente: • las RPM operativas de la hélice; • las RPM de la hélice al MCR; • la velocidad de crucero necesaria; • la potencia en el eje de la hélice al MCR. Estimación del paso de la hélice En las figuras 17 y 18 del anexo se muestran gráficos para calcular el paso en función de la velocidad de la embarcación y las RPM de la hélice. Las dos figuras presentan la misma información pero a diferentes RPM. Los gráficos comprenden una corrección para dar cuenta del retroceso, que se puede calcular como una función de la velocidad de la embarcación (para más de talles, véase Gerr, 1989). Es muy importante que la velocidad de crucero necesaria refleje la potencia instalada y el tipo de embarcación (véanse la figura 4, y la sección relativa a los motores). Si se trata de una embarcación ya existente, según los gráficos de este anexo la velocidad de crucero debe ser la que alcanza efectivamente la embarcación. Para leer los gráficos se debe encontrar en el eje horizontal el valor de las RPM correspondientes a las RPM de la hélice a velocidad de crucero. Luego se debe trazar una línea vertical hasta encontrar la curva correspondiente a la velocidad de crucero necesaria. Desde ese punto de intersección se traza una línea horizontal hasta llegar al eje de la izquierda, donde se puede leer el paso.

Supongamos que tenemos una embarcación de 15 m de eslora con un motor que alcanza una potencia máxima de 150 CV (en la hélice) a una velocidad del motor de 1 800 RPM con una relación de transmisión de la caja reductora de 3:1. La velocidad de crucero deseada es de 8 nudos a una velocidad de rotación del motor de 1 650 RPM. Para leer la figura 7 se debe encontrar la velocidad de rotación de la hélice, 550 RPM (= 1 650 ÷ 3, debido a la relación de transmisión de la caja reductora). Desde ese punto se traza una línea vertical hasta alcanzar la curva de 8 nudos. En la intersección se encuentra el paso, que se lee en el eje vertical y es de 31 pulgadas. Estimación del diámetro de la hélice El diámetro correcto de la hélice se calcula de una manera semejante al paso. Las figuras 19 y 20 muestran los gráficos de estimación del diámetro; sin embargo, en este caso se parte de las RPM de la hélice cuando el motor funciona a toda potencia. Se traza una línea vertical desde ese punto hasta alcanzar la curva correspondiente a la potencia de salida de la hélice en caballos de fuerza. El diámetro de la hélice se encuentra en el eje vertical a nivel de esa intersección. En el caso presentado más arriba, el gráfico se lee comenzando por 600 RPM (= 1 800 RPM ÷ 3); se traza una línea hasta alcanzar la curva de 150 CV. La intersección corresponde al diámetro, que en este caso es de 38 pulgadas. Ajustes para hélices de dos y de cuatro palas Para determinar el paso y el diámetro de una hélice de dos o de cuatro palas se sigue el procedimiento indicado más arriba y luego se multiplican los resultados por los factores indicados en el cuadro 11. En el ejemplo presentado más arriba de una hélice de cuatro palas, el paso es igual a 31 x 0,98 = 30,4 pulgadas, y el diámetro es igual a 38 x 0,94 = 35,7 pulgadas. Si se quiere cambiar una hélice existente para tratar de reducir o de aumentar la carga del motor, las siguientes reglas generales pueden ser útiles:

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

44

CUADRO 11

Ajustes del paso y del diámetro para hélices de dos y de cuatro palas Diámetro

Paso

Hélice de dos palas

1,05

1,01

Hélice de cuatro palas

0,94

0,98

Fuente: Gerr, 1989.

• 1 pulgada de diámetro absorbe el par de torsión de 2 a 3 pulgadas de paso. • 2 pulgadas de paso reducen la velocidad de rotación del motor en 450 RPM (muy aproximadamente). • Una hélice cuyo paso sea igual al diámetro no tiene nada de especial ni es necesariamente la mejor. Si las RPM de la hélice se reducen a la mitad y el diámetro se aumenta en una tercera parte, la eficiencia aumenta en una cuarta parte. Fuente: Gerr, 1989 y Aegisson y Endal, 1992.

FIGURA 17

Gráfico de paso de la hélice (400-1 500 RPM)

80 18 nudos

75

16 nudos

70

14 nudos

65

12 nudos

Paso (pulgadas)

60

10 nudos

55

8 nudos

50 45

6 nudos

40 35 30 25 20 15 10 5

400

500

600

700

800

900

1 000

RPM de la hélice

1 100

1 200

1 300

1 400

1 500

Anexo 4 − Método de la hélice de Crouch

45

FIGURA 18

Gráfico de paso de la hélice (1 400-2 500 RPM)

25

18 nudos 16 nudos 14 nudos

20

Paso (pulgadas)

12 nudos

10 nudos 8 nudos 15

6 nudos

10

5 1 400

1 500

1 600

1 700

1 800

1 900

2 000

2 100

2 200

2 300

2 400

2 500

RPM de la hélice

FIGURA 19

Gráfico del diámetro de la hélice (400-1 500 RPM)

60 400 CV

55

300 CV

200 CV

Diámetro (pulgadas)

50

150 CV 125 CV 100 CV 80 CV

45

70 CV

40

60 CV 50 CV

35

30

25

20

7 CV 10 CV

15

15 CV

20 CV

30 CV 40 CV

10 400

500

600

700

800

900

1 000

RPM de la hélice

1 100

1 200

1 300

1 400

1 500

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

46

FIGURA 20

Gráfico del diámetro de la hélice (1 400-2 500 RPM)

30

400 CV 300 CV 200 CV 150 CV 125 CV 100 CV 80 CV 70 CV 60 CV 50 CV

Diámetro (pulgadas)

25

20

15

10 7 CV

5

10 CV 15 CV 20 CV 30 CV

1 400 1 500

1 600

40 CV 1 700

1 800

1 900

2 000

RPM de la hélice

2 100

2 200

2 300

2 400

2 500

47

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ISSN 1014-1138

La pesca sigue siendo el método de producción de alimentos que requiere más intensidad de energía en el mundo y depende casi totalmente del uso de motores de combustión interna que funcionan con derivados del petróleo. Hasta ahora no hay indicios de que otra fuente de energía podría llevar a sustituir el uso de estos motores a mediano o corto plazo. La industria sigue siendo sensible a los precios mundiales de los combustibles y no cabe suponer que éstos se mantengan indefinidamente estables. Las actividades pesqueras en pequeña escala aportan casi la mitad de la producción mundial de pescado y, aunque en general requieren una mayor intensidad de mano de obra que las grandes actividades pesqueras industriales, se ven cada vez más afectadas por los costos de la energía. En los países en desarrollo, a pesar de las iniciativas encaminadas a promover el ahorro de energía del decenio de 1980 (posteriores al notable aumento en los precios

Medidas de ahorro de combustible y de costos para armadores de pequeñas embarcaciones pesqueras

de los combustibles fósiles), la mecanización sigue aumentando. Los costos de los combustibles tienen una influencia creciente no sólo en los precios al consumidor, sino también en los ingresos netos de los pescadores y los propietarios de embarcaciones. Si se consideran los niveles de empleo y los sistemas de repartición de los costos, desde una perspectiva social es aún más evidente la importancia de mejorar y mantener la eficiencia energética de la pesca en pequeña escala. Esta obra se divide en dos secciones principales: la primera se refiere a los cambios de las técnicas operativas en lugar de a los cambios tecnológicos; la segunda presenta información pertinente para los armadores que estén pensando en construir una nueva embarcación o revisar y reacondicionar una ya existente.

Calor del escape e irradiación 38%

Fricción 1%

Empuje útil 10%

Pérdida en la hélice 24%

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Agua para el enfriamiento 27%

FAO DOCUMENTO TÉCNICO DE PESCA

383