L’elica: effetti, caratteristiche e funzionamento
Ogni diportista non vede l’ora che arrivi il bel tempo per mettere la propria barca in acqua, accendere i motori e passare le vacanze in mare. Tuttavia, come ben sappiamo, ci sono numerosi fattori che fanno la differenza nella nostra giornata o, ancor di più, nella nostra estate. Di solito trattiamo di quegli accessori che rendono la vita di bordo più sicura e confortevole; oggi, invece, vi parleremo di ciò che si trova alla base della navigazione, un elemento tanto semplice quanto complesso: l’elica.
COS’È L’ELICA?
L’elica è l’organo propulsivo delle imbarcazioni, tutte le barche ne sono provviste, tranne le unità a idrogetto. È costituita da un mozzo, ossia la parte centrale, e da un numero variabile di pale. L’elica trasforma l’energia prodotta dal motore in moto di avanzamento, determinando così la spinta della nostra barca.
A seconda delle caratteristiche, che variano anche in base allo scafo e al motore montato, l’elica avrà un rendimento differente e determinerà le prestazioni del nostro mezzo. Per iniziare, distinguiamo tra l’ELICA PIEDE – nei motori fuoribordo ed entrofuoribordo (EFB) –, dove il piede del motore su cui monta l’elica ruota intorno al proprio asse, fungendo anche da timone, e l’ELICA FISSA – nei motori entrobordo (EB) –, dove il movimento dell’elica è limitato alla sola rotazione intorno al mozzo e, quindi, sarà indispensabile il timone.
Nelle barche, a differenza delle macchine, esiste una sola “marcia”, ossia la nostra elica, quindi è molto importante sceglierla attentamente e senza scendere a compromessi. Vediamo le sue proprietà nel dettaglio.
Le eliche generalmente sono in acciaio inox o alluminio: le prime sono molto pesanti e hanno un costo di 3-4 volte superiore rispetto a quelle in alluminio, sono molto rigide e non si piegano. Le seconde sono leggere e poco costose, ma tendono a flettere in moto, perdendo reazione in acqua.
Un’altra distinzione che possiamo elencare è tra elica destrorsa e sinistrorsa. La differenza fra queste due dipende dal senso di rotazione che assume con il motore in marcia avanti (osservando l’elica esternamente all’imbarcazione, da poppa). Il senso di rotazione determina un effetto molto importante che bisogna sempre tenere presente durante le manovre: l’effetto evolutivo dell’elica.
COME È FATTA L’ELICA?
Per comprendere al meglio la loro applicazione più vantaggiosa in termini di prestazioni e costi e, quindi, effettuare la scelta giusta per la nostra barca, dobbiamo capire come sono fatte le eliche. Vediamo le loro caratteristiche principali:
1) DIAMETRO
Il diametro è la circonferenza del cerchio che l’elica definisce ruotando e la scelta di questo va operata in base al tipo di motore che si utilizzerà.
Un diametro maggiore spinge più acqua e le pale raggiungono una maggiore profondità; quindi, un diametro ampio è tipicamente utilizzato per le imbarcazioni pesanti e di grandi dimensioni, ma costringerà il motore e limiterà la velocità; invece, un diametro più contenuto è applicato su imbarcazioni più leggere, dove l’elica andrà a operare meno in profondità o quando serve un incremento di giri del motore.
Di solito, il diametro è riportato sull’elica stessa ed è il primo numero visibile. Tendenzialmente è fisso: raramente troveremo eliche con diametro molto grande per un motore piccolo e viceversa. Il diametro dovrà essere adattato al passo per fornire la spinta massima e garantire un risparmio di carburante.
2) PASSO
Il passo è la caratteristica più importante dell’elica e si distingue in passo teorico, effettivo e reale.
Il passo teorico è lo spazio di avanzamento che una pala compirebbe in un giro completo di 360° se ruotasse in acqua solida.
Il passo effettivo è la distanza che compie una pala dell’elica in un giro completo di 360° in acqua. In acqua salata, più densa, il passo effettivo è maggiore rispetto allo spazio percorso dalla stessa elica in acqua dolce, notoriamente meno densa.
La differenza tra passo teorico ed effettivo si chiama regresso e rappresenta lo scarto del rendimento dell’elica. Il regresso sarà maggiore a basse velocità e a maggior numero di giri dell’elica.
I passi sono molti, a differenza dei diametri, ed è di fondamentale importanza capire qual è quello giusto, in quanto sappiamo che ogni pollice in più di passo corrisponde a circa 200 giri/minuto; quindi la scelta di un’elica da 19” o 21” può cambiare notevolmente le prestazioni del nostro motore. Diminuire il passo aumenterà i giri/minuto e incrementarlo li ridurrà.
Il passo lungo (per esempio da 21”, 23”, 24”) o corto (da 16”, 17”, 19”) va scelto in base all’imbarcazione ma, generalmente, il passo più corto è quello che agevola di più la potenza di spinta e l’accelerazione, mentre il passo più ampio favorisce una maggiore velocità massima. Perché? Immaginate di fare un passo, nel senso letterale della parola, molto ampio durante una salita: sarà una scalata molto difficile e faticosa; viceversa, facendo passi più corti sarete meno affaticati e molto più veloci. E, anche se in mare non esistono salite, l’acqua può essere paragonata a una di esse, in quanto crea un continuo attrito.
Tuttavia, viste le molteplici varianti, l’unico modo per capire qual è il passo giusto per la nostra imbarcazione sarà una prova in mare. Il numero di passo è stampato sull’elica e succede quello del diametro. Il sistema numerico e decimale che viene utilizzato per le eliche non è quello europeo, ma è quello anglosassone, quindi i valori sono espressi in pollici.
Alcune eliche hanno la possibilità di variare, con un sistema molto delicato, l’orientamento delle pale, aumentando o diminuendo di conseguenza il passo: in questo caso parliamo di passo variabile.
Eliche di ultima generazione, ad esempio quelle montate su scafi a vela, sono in grado di autoregolare il passo in funzione della velocità della barca per effetto del flusso dell’acqua che colpisce le pale e la forza centrifuga prodotta. A basse velocità, quindi, si avrà un passo più corto che andrà aumentando con l’incremento della velocità.
3) PALE
Esistono eliche con diversi numeri di pale, che possono andare da 2 a 6. La maggior parte delle eliche ha 3 pale, in quanto è considerata la configurazione più efficiente in relazione alla velocità. Quelle che troviamo in applicazione diportistica solitamente sono a 3 o 4 pale, mentre le eliche a 5 pale sono più rare. Le eliche con un numero elevato di pale hanno un moto di rotazione più fluido e uniforme.
Quelle a 4 pale possono essere utili se si desidera una maggiore spinta a basse velocità, per esempio su imbarcazione da sci nautico. Esistono poi le pale abbattibili, ormai indispensabili su scafi a vela. Questo tipo di elica, a motore spento innestando la marcia indietro, auto-orienta le pale, che si chiudono all’indietro.
La combinazione di queste caratteristiche definisce il rendimento della nostra imbarcazione. In maniera molto sintetica, si può riassumere: a maggior dislocamento deve corrispondere un maggior numero di pale; un passo lungo e un piccolo diametro producono una maggiore velocità; un passo corto e un diametro ampio determinano una maggiore spinta.
LA CAVITAZIONE
Un assetto non corretto o un rapporto sbagliato tra passo e diametro sono solo alcuni fattori che potrebbero causare un evento fastidioso e dannoso: la cavitazione.
La cavitazione avviene per effetto di un’anomala decompressione su una delle facce delle pale dell’elica, che provoca l’ebollizione dell’acqua e, quindi, il formarsi di bolle d’aria che scoppiano sull’elica stessa. A lungo andare questo effetto asporterà delle microparticelle di materiale e l’elica apparirà come corrosa. Inoltre, la cavitazione produce delle vibrazioni che possono apportare gravi danni a tutta la linea d’asse, compreso il motore. Oltre che dall’assetto non corretto – l’elica deve lavorare in acqua con piede a 90° rispetto alla linea di galleggiamento – o dal rapporto sbagliato tra passo e diametro, la cavitazione può essere causata da:
- Un numero di giri che supera il punto critico. Questo provoca una differenza di pressione tra la parte anteriore e posteriore delle pale;
- Un corpo estraneo impigliato;
- Un’elica incidentata;
- Un passo troppo corto.
Ma come scegliere l’elica? Conoscendo le caratteristiche nel dettaglio, possiamo dire in libertà di sapere quale sia l’elica giusta per la nostra barca?
LA SCELTA
La scelta dell’elica non può essere fatta a tavolino. Oggi le case produttrici dei motori, che siano entrobordo, fuoribordo o entrofuoribordo, effettuano i test con eliche differenti e su mezzi differenti; di conseguenza possono consigliarvi molto bene. Anche il cantiere di costruzione della barca avrà delle eliche da indicarvi. Tuttavia, l’unica “prova del nove” per la scelta dell’elica sulla vostra specifica imbarcazione sarà quella di mettere la barca in acqua, accendere i motori e dare fondo alla manetta.
L’imbarcazione dovrà essere in condizioni ottimali: carena pulita, equipaggio contenuto, carico ben distribuito e benzina necessaria. Inoltre, è preferibile svolgere il test in acque calme (o poco mosse).
Qualora la barca non dovesse raggiungere il regime dichiarato dalla casa madre del motore (per esempio: è stato dichiarato che bisogna arrivare a 6000 giri per sviluppare tutti i 250 cv del motore, ma la vostra imbarcazione invece arriva solo a 5500) significa che si deve intervenire sull’elica e sul passo. Accoppiando al motore l’elica non idonea, non solo si ridurrà il rendimento, ma si andrà anche a danneggiare il motore.
Quindi, se siete insoddisfatti delle prestazioni della vostra barca, ora sapete quale potrebbe essere il motivo e come intervenire, considerando che l’elica è l’organo propulsivo del motore e che ci conduce fisicamente da un posto a un altro, è sempre bene conoscerla sotto tutti i suoi aspetti e non dimenticare la costante manutenzione.
