Hélices Marinas

Tipos de Hélices Marinas y su Aplicación en Veleros y Barcos de Recreo

  1. Hélice de Paso Fijo:
    • Aplicación: Comúnmente usadas en veleros y embarcaciones pequeñas de recreo debido a su simplicidad y bajo costo.
    • Características: Fabricadas generalmente en bronce o acero inoxidable, su diseño es crucial para equilibrar el empuje y minimizar la resistencia cuando el motor está apagado, especialmente en veleros.
  2. Hélice de Paso Controlable (CPP):
    • Aplicación: Ideal para yates de recreo y embarcaciones que requieren versatilidad en diferentes condiciones de navegación.
    • Ventajas: Permite a los navegantes ajustar el rendimiento de la hélice para optimizar el consumo de combustible y la velocidad.
  3. Hélices de Contrarrotación:
    • Aplicación: Utilizadas en barcos de recreo de mayor tamaño para mejorar la eficiencia de combustible y el manejo.
    • Beneficios: Reducen la cavitación y mejoran la tracción, lo que es crucial para embarcaciones grandes.
  4. Hélices de Ducto:
    • Aplicación: Son útiles en embarcaciones de recreo que requieren maniobrabilidad a baja velocidad, como yates de lujo.
    • Diseño: El ducto mejora el flujo de agua a través de las palas, aumentando la eficiencia y estabilidad.
  5. Hélices de Superficie:
    • Aplicación: Predominantemente utilizadas en lanchas rápidas y embarcaciones de competición.
    • Características: Diseñadas para operar eficientemente a altas velocidades, ofreciendo un alto rendimiento.

Diseño y Simulación para Veleros y Barcos de Recreo

  • Materiales: El uso de compuestos avanzados como fibra de carbono está en auge en el mercado de recreo, ofreciendo mejor rendimiento y durabilidad.
  • Número de Palas y Geometría: Para embarcaciones de recreo, se busca un equilibrio entre eficiencia, minimización de ruido y vibraciones, considerando el uso y tamaño de la embarcación.
  • Cavitación: Es especialmente crítica en yates de alta velocidad donde la erosión de las palas puede ser un problema serio.
  • Simulación y Diseño: El uso de software como ANSYS y HydroComp es fundamental para modelar el rendimiento de las hélices en condiciones reales y optimizar su diseño.
  • Pruebas Físicas: Aun con las simulaciones avanzadas, las pruebas en túneles de agua y tanques de remolque son esenciales para validar el diseño de las hélices para embarcaciones de recreo.

Características de diseño

  1. Diseño y Dimensionamiento: Para un diseño adecuado de hélices, es esencial conocer los planos de construcción del casco del barco y los detalles del motor y la transmisión​​.
  2. Estudios de Propulsión: Se realizan estudios para mejorar aspectos como la velocidad, el ahorro de combustible, el arrastre en embarcaciones de pesca, y la reducción de vibraciones. También se incluyen cálculos para nuevas hélices​​.
  3. Inspección y Pruebas: Las hélices que han perdido propiedades iniciales se inspeccionan y se definen pruebas específicas, como la prueba de tintes penetrantes, reporte de calibración, verificación de espesores e inspecciones e informes detallados​​.
  4. Diámetro de la Hélice y el Cubo: El diámetro de la hélice es crucial para su eficiencia, siendo preferible el mayor diámetro posible. En contraste, el diámetro del cubo debe ser lo más pequeño posible. Por ejemplo, para hélices de paso fijo, el diámetro del cubo debe ser aproximadamente el 18-20% del diámetro de la hélice, mientras que para hélices de paso variable, este porcentaje aumenta al 30-34%​​.
  5. Número de Palas: En términos de eficiencia, se prefiere el menor número de palas posible, pero un mayor número de palas puede ser preferible cuando las vibraciones son un factor importante​​.
  6. Relación de Área de las Palas: La relación entre el área total de las palas y el área total de la hélice debe mantenerse lo más baja posible, pero suficiente para evitar cargas excesivas en las palas que puedan llevar a una cavitación excesiva​​.
  7. Paso de la Hélice: El paso, que es la distancia que recorre un punto en la hélice en una revolución completa, influye significativamente en la velocidad y el torque, afectando la selección del motor y la transmisión. Se prefieren hélices de paso alto para una operación más eficiente a bajas velocidades rotacionales​​.
  8. Inclinación (Rake): La inclinación de las palas de la hélice puede ser hacia atrás o hacia adelante y es crucial para asegurar una distancia adecuada entre la hélice y el casco del barco, evitando vibraciones y daños potenciales​​.
  9. Desviación (Skew): La desviación de las palas de la hélice ayuda a dispersar las tensiones locales, evitar fluctuaciones en el torque y la tracción, y reducir el ruido y la cavitación​​.
  10. Distribución del Espesor de las Palas: La distribución del grosor del perfil de las palas es importante tanto desde un punto de vista hidrodinámico como de resistencia. Los perfiles más delgados son preferibles para reducir las fluctuaciones de presión, pero pueden ser más propensos a la cavitación​​.

Conclusión

El diseño y selección de la hélice adecuada son cruciales para el rendimiento óptimo de los veleros y barcos de recreo. Considerando las necesidades específicas de estas embarcaciones, desde la eficiencia y la maniobrabilidad hasta la minimización de ruido y vibraciones, la elección de la hélice correcta y su integración con el sistema de propulsión pueden marcar una gran diferencia en la experiencia de navegación. Las innovaciones continuas en materiales, diseño y tecnología de simulación están mejorando constantemente las opciones disponibles para los propietarios y diseñadores de embarcaciones.