Balanceo de Hélices
Stunt News - Frank Williams - Tr. Julieta Arrayet

        Empezaré explicando lo malo y lo bueno de una hélice balanceada y una desbalanceada. Primero veamos lo malo. Lo peor de hélices desequilibradas es cuando usted inclina una pala (hoja) ligeramente y no tiene la bastante suerte para que ambas hojas queden horizontales. Con una hélice es buena y balanceada el motor tiene el funcionamiento correcto y el avión se comporta adecuadamente en el aire. Esto en los modelos de carreras es todavía más importante.
        ¿Qué sobre una hélice ligeramente desequilibrada?. En estos casos, se puede producir algún daño a la estructura del modelo debido a la vibración de la hélice. La junta del fuselaje y el ala puede sufrr una paliza debido a la vibración provocada. También la calidad de la marcha del motor puede afectarse, pues el combustible se sacude en demasía como consecuencia directa de la vibración del motor.
        ¿Cómo lo bueno es bueno? ¿Cuánto desequilibrio es tolerable? Es difícil decirlo exactamente. Yo pienso que todos debemos esforzarnos al máximo para equilibrar lo mejor posible, con las herramientas y técnicas disponibles.

LAS HERRAMIENTAS

        Básicamente para lograr un equilibrio de la hélice hay que montarla en un aparato balanceador, en forma tal que un eje pase por la misma y se apoye sobre dos puntos de alguna clase, mirando la caída de la hoja (pala) más pesada por acción de la fuerza de gravedad. En este caso, se debe efectuar el trabajo de  retocado cuidadoso lo que permite conseguir que las hojas se igualen en el peso para que la hélice se quede en estacionario (horizontal), apoyado en esos puntos.
        Balanceadores de hélices los hay de varios tipos y tamaños, y todos trabajan bastante bien (unos mas que otros). Sin embargo yo tengo mis preferencias.
        El de tipo “burbuja”, consiste en montar horizontalmente la hélice asentada en un punto del alfiler (lo que es cuestionable) por lo que yo tengo mis dudas sobre él.
        El ajuste debe hacerse a través del agujero del eje con dos piezas cónicas para adaptarse a su tamaño, lo que es ventajoso por sobre un eje fijo a través de la hélice. Los ejes fijos sin conicidad siempre parecen no encajar en el mencionado agujero. El sistema del cono doble garantiza un ajuste firme de la hélice al eje del balanceador, sobre todo si es ajustable con un tornillo a dicho eje. Este tipo de balanceador es uno de los primeros productos de Prather.
        Que otro balanceador usar?. Yo los he usado a todos alguna vez. Uno de los que tengo es casero hecho con dos hojas de afeitar sobre las que se apoya un eje. Funciona OK. También tengo uno de 4 ruedas con filo de cuchillo sobre las que se apoya el citado eje, y también funciona bien. Tengo uno nuevo marca Top Flite con sostenes laterales por sujeción magnética (imantado). Este último balanceador funciona OK también, y mejor que el de 4 ruedas, pero .. qué significa bien o mejor?.
        También tengo uno de marca Prather el que se sostiene entre el dedo índice y el dedo pulgar. Es bueno para el uso en el campo, y realmente también trabajará OK en el taller, créalo o no.
        Me han dicho que Vic Garner, el conocido constructor de motores, usa un pedazo de cuerda de piano de 1,5 mm o 2 mm para balancear hélices. Él simplemente pega la hélice en el alambre y suavemente le dá palmaditas en el otro extremo del alambre con un destornillador, y la hoja más pesada baja. Si yo tuviera que recomendar uno para comprar ahora, recomendaría el de equilibrado magnético.

LA TÉCNICA

        Como nosotros dijéramos, la hoja pesada se caerá bajo la influencia de la gravedad. Lo que necesitamos realmente es tener ambas hojas de igual longitud, igual peso, misma distribución del paso, y que los perfiles sean iguales en su espesor.
        La primera cosa para hacer cuando usted descubre que una hoja está más pesada es tomar un calibre y verificar que la distribución del grosor de las dos hojas sea igual. Quizá por alguna razón una de las palas resultó más gruesa que la otra (podría pasar). Si es una hélice de madera, mire cuidadosamente el grano de la madera y su color. A veces una hoja tendrá notoriamente más formado el grano o se verá la madera más oscura o más pesada en un lado o el otro. A veces una hélice de madera tendrá un nudo incluso en un lado y no en el otro. Las hélices de plástico inyectado realmente tienden a ser bastante uniformes y las hélices de materiales compuestos (composites en fibras) que tienen mas elaboración, a veces necesitan mas trabajo para balancearlas.
        Históricamente a nosotros nos enseñaron a quitar el material cuidadosamente con una lija en la superficie superior de la hoja pesada, pero para no "perturbar" el paso de la pala habría que lijar en la parte inferior de la hoja. Esto es un buen consejo.         ¿Pero, cuánto, material usted debe remover, y dónde a lo largo de la hoja debe quitarse?. Como dijéramos antes, nosotros realmente queremos obtener dos hojas emparejadas. Si tenemos que quitar demasiado material para hacerla equilibrar tal vez el espesor de las hojas difiera significativamente. Seguro que a Ud. le gustaría quitar una cantidad uniformemente distribuida desde la raíz a lo largo de la hoja pesada. Si nosotros quitáramos más en la punta de la hoja pesada, podríamos quitar menos en total para lograr un equilibrio, pero podríamos perturbar la igualdad del espesor de la sección de las puntas de las hojas.
        ¿Sería bueno sacar simplemente 2 o 3 mm de la punta de la hoja pesada para llegar a una condición equilibrada?. No!. No puedo producir los datos científicos exactos para decir que esto no es bueno, pero diría que hay que buscar alguna otra manera de equilibrar la hélice. Una vez más lo que nos gustaría son dos hojas idénticas en todo los aspectos (incluso su longitud).
        Hay otra opción de balanceo. En lugar de trabajar en la hoja pesada que se intenta alivianar, haga que la hoja liviana sea más pesada. Algunas personas pondrán una o dos manos de dope en la hoja liviana. Espere que se seque y verifique el equilibrio de nuevo, repitiendo el proceso si es necesario.
  
     Una variante de esto, consiste simplemente en hacer un “refinish” de la hélice con pegamento CA sobre la hoja ligera. En una hélice buena de madera, primero despoje el acabado con aguarrás y lija. Ahora, en la hélice de madera desnuda, gotee el CA en capas delgadas en la superficie de las dos hojas. Rápidamente desparrame el CA encima de la superficie con su dedo. Haga esto a la hélice entera y permítale secar. Ahora lije con grano 120. Repita el proceso de CA y lije con grano 220. Repita el CA y el lijado (mojado) con grano 320 o 400. Para este momento usted tendrá una hélice que tiene un acabado de plástico profundo muy lindo. A lo largo de este proceso, chequee el equilibrio y agregue gotas extras en la hoja más liviana hasta lograr el equilibrio. Cuando termine, agregará un beneficio extra, pues tendrá una almohadilla de cola en su dedo índice que puede masticar durante la próxima hora para entretenerse. Esta técnica también trabaja bien en hélices de materiales compuestos.
        Yo pienso que no es un requisito imprescindible montar el balanceador en una mesa perfectamente nivelada mientras se hace el trabajo. Si su lápiz no rueda fuera del banco de trabajo, está todo OK para preparar el balanceador y empezar a trabajar!. Cualquier  "fuera de plomo" en la superficie no va a cambiar los resultados, sobre todo con el balanceador magnético o cualquier otro de tamaño pequeño.
        A esta altura, señalaré que se recomienda que una vez que la hélice está equilibrada debe quitársela del balanceador y dándola vuelta verificar el equilibrio de nuevo. Mi amigo Andy me cuestionó por qué todo el mundo hace esto? Cuando él lo hizo encontró que sus hélices estaban desequilibradas. ¿Cómo ellas pueden equilibrar de un lado y no el otro?. Esto suele ocurrir.

        Volviendo al problema. Lo que tenemos acá es una situación llamada “desequilibrio o desbalanceo estático”. En referencia al diagrama de arriba, podemos ver lo que está sucediendo y por qué es importante verificar la hélice de ambos lados. Puede ocurrir que sea pesada de un lado (“lado” no se refiere a las hojas vistas en planta sino a los lados laterales, sobre una línea entre las puntas a través del cubo agujereado). Si este es el caso, verificando la hélice de arriba a abajo se descubrirá el problema.
        Este fenómeno ocurre más de lo que usted imagina y puede darle disgustos. Como  dije antes, al mirar las hélices de madera, busque incluso granos y densidad de color en ambos lados de la hélice. Un grano oscuro funcionando abajo del borde de ataque de una hoja o en el borde de fuga de la otra producirá un clásico desequilibrio estático.
        ¿Cómo arreglarlas? Algunos no se pueden arreglar. Tendrá que convivir con  ellos, aunque son menores. Generalmente desde que usted está tratando con la dimensión corta de la hélice (90º hasta el diámetro de la hélice) los efectos inerciales serán mucho menos que cualquier desequilibrio de las hojas de la hélice. Generalmente las hélices de plástico moldeadas no exhiben demasiado este problema. Yo supongo que si el fabricante de la hélice no consigue las mitades justas y correctas del molde o algún material de fibra se retiene entre los moldes se podría incorporar a una hélice dando estos problemas de equilibrio.
        ¿Qué pasa con las hélices de 3 palas?. Básicamente va el mismo procedimiento sólo que es más tedioso. Si alguien tiene otro procedimiento bueno para el balanceo de hélices tripalas me gustaría conocerlo
        Andy –mi amigo-, me preguntó por el término “equilibrio dinámico”. El dibujo nos ilustraba qué es el “desequilibrio dinámico”. Cuando el desequilibrio aparece en más de un plano, el resultante es una fuerza y un momento de empujón que genera el llamado “desequilibrio o desbalanceo dinámico”. Si las dos masas desequilibradas son iguales y separadas a 180º, el rotor estará equilibrado estáticamente sobre el eje del mismo, pero desequilibrado dinámicamente.
        En otros términos nosotros podemos mirarlo todo el día en nuestro balanceador estático y podemos ver un equilibrio perfecto. Sin embargo, cuando el rotor está girando, cada disco desequilibrado prepararía una fuerza centrífuga por ese giro, tendiendo a sacudir el eje en consecuencia. Generalmente, cigüeñales, bancadas del motor, las turbinas, etc. sufren por este desbalanceo, por lo que debe tratarse de descubrirlos, aislarlos y corregirlos. Por suerte, nosotros los aeromodelistas realmente no necesitamos hacer esto para las hélices desde que ellas son relativamente planas, pero si puede, hágalo.
        Una vez, apenas salí de la tienda donde lo compré, hice una comparación del balanceador Top Flite magnético y el Garner con alambre y la técnica del destornillador. Las hélices de material compuesto que yo agarré se establecían fuera de nivel en el magnético con una hoja caída a los aproximadamente 45º. Obviamente un ligero desequilibrio estático. Yo puse la hélice en el alambre que se muestra en la fotografía y suavemente toqué el extremo con el destornillador. ¡Efectivamente, la hélice torció muy determinadamente alrededor del alambre hacia abajo y la misma hoja estaba en 45 grados! La única cosa que yo podría haber perdido la técnica del alambre es el hecho que con la presión suave del balanceador de Top Flite veo el mismo movimiento pero lentamente, permitiendo ver que el desequilibrio no era grande.
En otra nota, seguiré con el tema de las hélices.
Frank Williams.  

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