Tamaño adecuado de hélice para un velero

[Apagapenol]

Originalmente publicado por allora

Estaba decidido a poner una 15x11, cuando me hablaron del problema de la cavitación, y que como norma general se aconsejaba dejar un par de pulgadas entre la punta de la pala y el pantoque en popa.

[...]

En resumen, por una parte querría saber si la regla de las 2” es tan obligatoria en un velero, he visto en el varadero veleros que las palas de sus hélices casi rozan el casco. Por otra parte ¿Aumentando el diámetro de la hélice también se consigue aumentar la velocidad?

Originalmente publicado por ZARKA

Además, la distancia entre casco y hélice era menor de 5cm (el técnico afirmaba que no tenía importancia) y mi sensación es que aumentaron las vibraciones posiblemente debido a cavitación.

Originalmente publicado por Egis

También aparece cuando la hélice está muy cerca del casco.

Buenas noches, cofrades:

Me permito discrepar con los que pensáis que la cercanía al pantoque es la causa de la cavitación.

La falta de espacio entre la hélice y el resto de las estructuras de popa (no sólo el pantoque, también el codaste y el timón) lo que produce es vibración, debida a que el flujo de impulsión de la hélice queda perturbado.

La cavitación, como dice el cofrade Egis, está causada por una excesiva presión sobre la superficie de las palas, que a su vez está relacionada con la velocidad del agua sobre las palas, la potencia suministrada a la hélice, el rendimiento de ésta, y, por supuesto, con la superficie de las palas.

Si para cumplir con la distancia mínima (aproximadamente 15~20% del diámetro de la hélice) nos vemos obligados a instalar una hélice de menor diámetro, el empuje se repartirá sobre una superficie menor y la presión sobre las palas aumentará, y esto sí provoca la cavitación.

Para evitar la cavitación no tendremos más remedio que ir a una hélice de mayor superficie de pala (aunque esto tiene un efecto limitado) o de mayor número de palas (que también tiene un efecto limitado) o replantear el diseño completo (diámetro y paso) de la hélice.

Por cierto, hay hélices en las que la cavitación se presenta muy pronto; es el caso de las hélices de palas plegables y orientables en las que el propio principio de funcionamiento de la hélice exige que el perfil de la pala presente un alabeo limitado o incluso tenga que eliminarse completamente, lo que provoca que el desprendimiento del flujo sobre la pala tenga lugar antes, y por tanto, aparezca la cavitación.

Saludos y

[Apagapenol]

Aunque es un caso extremo que no tiene nada que ver con las hélices de los barcos de recreo, os dejo una foto de la hélice de un submarino moderno, concretamente del Proyecto 636.3 ruso, que sirve para ilustrar lo que digo en el post anterior.



Los submarinos no pueden permitirse la cavitación en sus hélices, pues esto los delataría a los sistemas de escucha enemigos. Por eso, las palas tienen esa forma recortada, en la que se ha eliminado la zona donde se inicia la cavitación. Pero con esto se disminuye la superficie total de la hélice, lo que haría aumentar la presión sobre las palas, que a su vez haría que la cavitación comenzara antes. La solución, como se ve en la foto, es aumentar el número de palas.

La situación de la hélice también es crítica: todas las estructuras (timones de dirección y profundidad) están situadas a proa de la hélice, al objeto de que el flujo de impulsión no encuentre obstáculos que pudieran provocar vibraciones.

Saludos y

[allora]

Gracias a todos por las respuestas. Para empezar veo que he metido la pata con el número de palas, mi motor es de 3 cilindros y entiendo que tendría que haber sido de 4 palas.



Galatea Nautica, lo del resbalamiento, entiendo que significa que la hélice no empuja lo suficiente, ¿verdad?

Yo llevo desde hace años una hélice de tres palas con un motor de tres cilindros y te aseguro que no es ningún drama.

[Apagapenol]

Originalmente publicado por ZARKA

Yo llevo desde hace años una hélice de tres palas con un motor de tres cilindros y te aseguro que no es ningún drama.

A mí me extraña mucho eso de la resonancia de una hélice de n palas en un motor de n cilindros, no lo he visto en mi vida, ni lo comentan las webs de fabricantes de hélices.

Lo que sí está claro es que cualquier sistema tiene unas frecuencias propias de vibración, y lo único que se me ocurre es que ya sería mucha - demasiada - casualidad que la frecuencia propia de la hélice coincidiera con la del motor...

Saludos y

[pepebas]

Originalmente publicado por ZARKA

Yo llevo desde hace años una hélice de tres palas con un motor de tres cilindros y te aseguro que no es ningún drama.

Me ocurre lo mismo que a Zarka: Volvo Penta D1-20 de 3 cilindros y hélice fija de 3 palas. Cero problemas.

[Velerinson]

Originalmente publicado por pepebas

Me ocurre lo mismo que a Zarka: Volvo Penta D1-20 de 3 cilindros y hélice fija de 3 palas. Cero problemas.

Hola compañero de Tarragona, como yo....
Tengo actualmente una hélice de 3 palas con un motor D1-20 como el tuyo, pero siento que el barco va lento. Para lograr 6 nudos tengo que llevarlo a casi 3.000 vueltas.
La hélice original de mi barco era de 2 palas 16x11 y la de tres que le montaron es de 14x11. Le redujeron el diámetro al ponerle una pala adicional. Tu has probado tu barco con hélice de dos palas previamente a la de 3? De vibraciones tampoco siento demasiadas, pero tampoco puedo comparar puesto que no he utilizado el barco con la hélice original de 2 palas

[lotusv6seven]

Buenos días y ronda de carajillos para todos.
Lo de las hélices es apasionante, lo que se aprende en este foro...

Cuento mi experiencia para velero 33 pies, donde no podía instalar hélice plegable (2 palas) por falta de espacio con la pala del timón.
Opté por una maxprop orientable, para sustituir la Radice, ER16 OR10 que creo traía originalmente el Clipper 331. Además tenía el handicap de no tener datos de la reducción de la inversora, ya que la placa está totalmente borrada e ilegible, por lo que no podía realizar ningún cálculo fiable para una nueva hélice.

Con una mínima variación sobre la configuración que me enviaron de fábrica he conseguido entre 0.5 y 0.8 nudos mas de velocidad, aparte de sus ventajas en arrancada atrás o navegación a vela. Muy contento con el cambio.

[pepebas]

Originalmente publicado por Velerinson

Hola compañero de Tarragona, como yo....
Tengo actualmente una hélice de 3 palas con un motor D1-20 como el tuyo, pero siento que el barco va lento. Para lograr 6 nudos tengo que llevarlo a casi 3.000 vueltas.
La hélice original de mi barco era de 2 palas 16x11 y la de tres que le montaron es de 14x11. Le redujeron el diámetro al ponerle una pala adicional. Tu has probado tu barco con hélice de dos palas previamente a la de 3? De vibraciones tampoco siento demasiadas, pero tampoco puedo comparar puesto que no he utilizado el barco con la hélice original de 2 palas

Pues mi velero (bavaria 30) hace 6,5 nudos a 2.300 RPM, con la hélice de 3 palas fijas. Eso sí, con la patente limpia.
En cuanto a vibraciones, ninguna en absoluto.
Y no, no he probado con 2 palas.

[Galatea Nautica]

Originalmente publicado por allora

Gracias a todos por las respuestas. Para empezar veo que he metido la pata con el número de palas, mi motor es de 3 cilindros y entiendo que tendría que haber sido de 4 palas.



Galatea Nautica, lo del resbalamiento, entiendo que significa que la hélice no empuja lo suficiente, ¿verdad?

Buenas

No te preocupes, que como dicen los cofrades, no tiene porque aparecerte la resonancia en tu regimen de funcionamiento. tener el mismo numero de palas que de cilindros no es lo ideal, pero como dije en mi planteamiento primero, tiene el peligro de resonancia, para mi es una linea roja.

El resbalamiento, es lo que debería avanzar la hélice respecto a lo que avanza realmente. Imagínate un tornillo rosca madera, cada vez que das una vuelta el tornillo avanza su paso de rosca en el taco de madera, cierto?, pues en el agua al ser un fluido, la hélice no avanza lo mismo que el paso que tiene la misma. A esa relación se llama resbalamiento de la hélice.

Cavitación:

Es un tema muy complejo, en contra de los que ha dicho algún cofrade, el aumento de presión garantiza la NO aparición de cavitación. Cuanto mas sumergida este la hélice, es decir mas presión hidrostática tengamos, menos riesgo de cavitación tendremos.

No voy a entrar en polémicas con este tema, iros a la teoría de Burill, con su método para evitar la cavitación en hélices.

Si la hélice en su funcionamiento este muy cerca de la superficie, la pala que pasa cerca arrastra burbujas, estas al entrar en zona de mayor presión, (al ser arrastradas por la pala), esa burbuja que en principio estaba relacionada con la presión atmosférica, o muy cercana a ella, disminuye su tamaño, (si hay cavitación) es que la burbuja ha pasado a su presión de vapor, por lo que cuando es arrastrada nuevamente hacia arriba, la burbuja implosiona, y golpea en mayor o menor medida la superficie de la pala.

Burrill estudia el fenómeno desde la vertiente del la profundidad de la pala, en su R/7.

Como digo es muy complejo el tema de las hélices, y si no quiere te pase lo que a Jonam52, encarga la hélice optima a un profesional.

Salud

[caribdis]

No sé si alguien está aquí confundiendo cavitación con ventilación...
https://www.barcosnews.es/noticias/2...-o-ventilacion


La cavitación la produce la velocidad relativa entre pala y agua, que disminuye la presión y hace hervir el agua a temperatura ambiente, creando burbujas gaseosas, cuando esas burbujas encuentran de nuevo la presión normal, implosionan, porque vuelven al estado líquido y el gas ocupa más espacio que el líquido, esa implosión arranca partículas metálicas de la pala, no donde se forman las burbujas, sino en la salida de la pala.






https://www.bksv.com/es/knowledge/bl...-is-cavitation


Para evitar la cavitación es necesario reducir la velocidad sobre las palas y para mantener el mismo empuje, se debe aumentar su superficie.


http://fundicionesrice.com/assets/fr.../TNL101esp.htm

[Apagapenol]

Originalmente publicado por caribdis

No sé si alguien está aquí confundiendo cavitación con ventilación...

Más bien sí...

Saludos y

[allora]

Gracias a todos por la ayuda. Está claro que es un tema complicado y que jugar uno con unos gráficos a ver si acierta no suele salir bien.


Como me habéis dicho, voy a contactar con un profesional para que me hagan una a medida, un par de vosotros me habéis pasado unos contactos muy útiles.


Tardaré unos meses en hacer el cambio y prometo rescatar el hilo para contaros qué hélice me han fabricado y qué tal me va.


Saludos.