Reductora: distintas relaciones avante y atrás

[caribdis]

He estado pidiendo presupuestos para una hélice plegable de dos palas, en principio para montar en un Yanmar 29CV con reductora de serie y me comentan de un fabricante que como la reducción de la inversora es de 1:2,21 avante y de 1:3,06 atrás, no pueden asegurar el rendimiento de la hélice marcha atrás, que sería mejor una hélice orientable en las que sí que se puede ajustar el paso yendo avante o yendo atrás..

Me parece un poco raro que Yanmar fabríque las reductoras con esa diferencia de reducción de avante/atrás si no está justificado.

El paso se ajusta para una velocidad determinada, que en avante va a ser alta, cercana a la velocidad de casco, sobre los ocho nudos para mar en calma y unos tres nudos menos en condiciones duras.

Yendo atrás, ese paso seguiría siendo óptimo para esas velocidades si las revoluciones fueran las mismas, pero como son un 38% menores, el paso será óptimo para unas velocidades menores.

Del simple y clásico gráfico de Mr Crouch podemos ver que para un paso de 14''y 1448 rpm la velocidad ideal es de unos 8 nudos y que con ese paso y a 1046 rpm la velocidad ideal es unos 6 nudos.

Clic para ver la imagen a tamaño original 1335x1504.

Yo creo que las relaciones son coherentes, y que lo importante es optimizar el paso en avante, y que si en atrás es un par de nudos menos, eso es incluso beneficioso, porque no vamos a querer ir al máximo de velocidad marcha atrás, sino que vamos a querer que reaccione bien en una maniobra, en la que la velocidad atrás es cero o todavía avante, y que la hélice esté optimizada para seis nudos atrás ya me parece incluso excesivo...no sé que pensáis vosotros..

[Kane]

Me temo que hay algo incorrecto en este razonamiento:

"Yendo atrás, ese paso seguiría siendo óptimo para esas velocidades si las revoluciones fueran las mismas, pero como son un 38% menores, el paso será óptimo para unas velocidades menores."

Si el paso de la hélice no cambia, siendo la variable las revoluciones, con menos revoluciones la hélice perderá potencia, por lo que deberías aumentar el paso para conservar esa potencia. El que tienes no es el óptimo.

[caribdis]

Originalmente publicado por Kane

Me temo que hay algo incorrecto en este razonamiento:

"Yendo atrás, ese paso seguiría siendo óptimo para esas velocidades si las revoluciones fueran las mismas, pero como son un 38% menores, el paso será óptimo para unas velocidades menores."

Si el paso de la hélice no cambia, siendo la variable las revoluciones, con menos revoluciones la hélice perderá potencia, por lo que deberías aumentar el paso para conservar esa potencia. El que tienes no es el óptimo.

Yo entiendo que el paso nos permite obtener el ángulo ideal de ataque de las palas. El ángulo de ataque depende de la velocidad de la hélice en el agua y de la velocidad lineal de la sección de pala, que es función del radio de una sección concreta y del nº de revoluciones (2pi*n*r).

Si las revoluciones bajan, la velocidad lineal de la pala baja y el ángulo óptimo se obtendría a menor velocidad, independientemente de la potencia, que podría ser igual si el ángulo de ataque es el correcto, aún a menos revoluciones...



Un saludo

[Kane]

El paso y el ángulo de ataque de las palas (o una pala) de una hélice es exactamente el mismo a 0 rpm o a 15000rpm. Siempre y cuando NO sea de paso variable de ajuste automático.

Otra cosa completamente distinta es que el ángulo de ataque varíe con la distancia al extremo de la pala (desde el centro de la hélice) por la variación de la velocidad tangencial en cada sección, según el radio de giro. La velocidad angular es la misma en todas esas secciones. El paso también.

[Kane]

A ver si nos entendemos.

Yo interpreto que lo que cambia de ir avante o en reversa es la diferencia en velocidad angular (rpm) de la hélice por la diferente desmultiplicación de la reductora.

Si suponemos una potencia idéntica para ambas marchas, tendrás la potencia máxima del motor al régimen de rpm máximas, que corresponderá a una velocidad angular del eje mayor en avante que en reversa, puesto que no se pueden (deben sobrepasar). Y la reductora reduce más las rpm del motor en reversa que avante.

Como Potencia = par x velocidad angular, para que la potencia entregada por la hélice al agua en ambos casos y a la misma velocidad del barco, para poder comparar, sea la misma, al ser menor la velocidad angular, el par debe ser mayor, lo que se consigue, si no cambiamos el diámetro y el número de palas, con un paso mayor.

Parece que tú consideras simultáneamente la pérdida de rendimiento por la velocidad del barco lo que hace mucho más difícil la comparación. Yo lo hago a la misma velocidad en ambos sentidos, por ejemplo, en parado, para obtener buena potencia de arranque o freno.

[guia]

Yo he pedido tambien presupuesto a flexofold y las medidas que me han recomendado son

With a 3GM30f, 27/3600 ( gear reduction ratio 1:2,62 ) we would recommend a 2-blade 16x12R or a 3-blade 16x11-3R propeller

El `problema de la marcha atras esta en muchos foros y hay un video en youtube en que marcha atras las palas de la helice plegable se cierran.

[caribdis]

Originalmente publicado por Kane

El paso y el ángulo de ataque de las palas (o una pala) de una hélice es exactamente el mismo a 0 rpm o a 15000rpm. Siempre y cuando NO sea de paso variable de ajuste automático.

Otra cosa completamente distinta es que el ángulo de ataque varíe con la distancia al extremo de la pala (desde el centro de la hélice) por la variación de la velocidad tangencial en cada sección, según el radio de giro. La velocidad angular es la misma en todas esas secciones. El paso también.

El paso es fijo, pero el ángulo de ataque de las palas depende de la velocidad del flujo que llega a la hélice.

La velocidad en cada sección de hélice varía según su distancia al eje, pero las palas se construyen para que el paso se mantenga constante desde la raíz de cada pala a su extremo.



El paso se optimiza para una velocidad determinada, la velocidad dependerá de la potencia que tengamos y de la curva de resistencia al avance del barco, que además será distinta para mar en calma y para condiciones de viento y mar fuertes. Para transmitir esa potencia, el diámetro de la hélice es fundamental y su área también. Dejando esos parámetros aparte, el paso óptimo será el que permita que los perfiles de las palas produzcan el mayor empuje posible.

En realidad se escoge una hélice calculando los requerimientos óptimos de diámetro y paso para una potencia determinada (que permite unas velocidades determinadas según las condiciones). Normalmente se escoge la hélice cuyo producto de diámetro x paso se ajusta más al producto de diámetro y paso óptimos.

Por lo tanto, si tenemos el motor decidido para un barco concreto, y escogemos la hélice más adecuada para las situaciones más importantes: velocidad máxima con mar calma y potencia ante mar y viento formados; el que marcha atrás la hélice tenga menos revoluciones simplemente nos indica que obtendrá su máximo rendimiento a menor velocidad, porque la componente vectorial 2pi*n*r será menor (y para mantener el ángulo de ataque de la pala óptimo, la velocidad también debe ser menor).

El proceso de cálculo está explicado aquí.

Un saludo

[Kane]

Amigo caribdis.

Estás hablando del ángulo de ataque óptimo que te va a dar el mayor rendimiento de la hélice en unas determinadas condiciones.

Y lo que yo he señalado es esto:

"Me temo que hay algo incorrecto en este razonamiento:

"Yendo atrás, ese paso seguiría siendo óptimo para esas velocidades si las revoluciones fueran las mismas, pero como son un 38% menores, el paso será óptimo para unas velocidades menores.""

Yo diría que estamos dicutiendo (en el sentido amigable de discutir) sobre dos cosas diferentes. Con lo cual nunca podremos llegar a estar de acuerdo. Excepto, tal vez, en que paso y ángulo de ataque son dos cosas diferentes.

Un saludo.

[Kane]

Por cierto, el ángulo de ataque depende directamente del paso, que es la cararcterística que lo determina. Su variablidad depende de otra variable, como dices, que es la velocidad del agua, lo que yo llamo "agua aparente" por similitud del viento en las velas (perdón por la licencia, ya sé que no es muy ortodoxo). Y naturalmente, de la velocidad de la hélice, pero eso ya va incluído en lo del "agua variable".

Pero el ajuste del ángulo de ataque lo determinamos con el paso.

Siempre refiriéndome a la ausencia de ajustes automáticos del paso de la hélice (que no del ángulo de ataque)..

Un saludo.

[pbs046]

Sin conocimiemto profundo pero por lógica.

Las palas de las hélices tienen la forma aerodinámica de las alas (ver secciones en Google). Esto es muy eficaz en avante. Una hélice en sentido contrario no tiene, por su forma aerodinámica de las palas, el mismo rendimiento.

¿ es posible que los fabricantes de hélices hagan la marcha atrás únicamente para velocidades bajas y para maniobra dejando la el Avante para el máximo rendimiento?

Creo que seria una explicación a la reducción de revoluciones en las reductoras para atrás. Poner un hélice para atrás a las mismas revoluciones que para avante puede crear unas fuerzas nada deseables para la estructura de soporte del eje/hélice.

[Kane]

Es una forma de limitar la potencia en reversa. Aunque lleves el motor a tope de revoluciones no podrás aplicar la potencia máxima.

Una de las principales características de esa marcha es que la hélice tira del eje en vez de empujarlo. Eso puede resultar catastrófico cuando llevas un prensaestopas seco de tipo anillos rozantes, que pueden llegar a separarse si ceden los silentblocks del motor (en sentido inverso, hacia atrás). No así si llevas un dispositivo de transmisión del empuje de la hélice tipo Aquadrive u otro modo de transmitir los esfuerzos al casco sin pasar por los silentblocks.

Edito: Y como bien dices, la propia inadecuación del perfil de la hélice, optimizado para la marcha avante, ayuda a esa limitación de potencia, por pérdida de par en la hélice.

Originalmente publicado por pbs046

Sin conocimiemto profundo pero por lógica.

Las palas de las hélices tienen la forma aerodinámica de las alas (ver secciones en Google). Esto es muy eficaz en avante. Una hélice en sentido contrario no tiene, por su forma aerodinámica de las palas, el mismo rendimiento.

¿ es posible que los fabricantes de hélices hagan la marcha atrás únicamente para velocidades bajas y para maniobra dejando la el Avante para el máximo rendimiento?

Creo que seria una explicación a la reducción de revoluciones en las reductoras para atrás. Poner un hélice para atrás a las mismas revoluciones que para avante puede crear unas fuerzas nada deseables para la estructura de soporte del eje/hélice.

[caribdis]

Originalmente publicado por Kane

A ver si nos entendemos.

Yo interpreto que lo que cambia de ir avante o en reversa es la diferencia en velocidad angular (rpm) de la hélice por la diferente desmultiplicación de la reductora.

Si suponemos una potencia idéntica para ambas marchas, tendrás la potencia máxima del motor al régimen de rpm máximas, que corresponderá a una velocidad angular del eje mayor en avante que en reversa, puesto que no se pueden (deben sobrepasar). Y la reductora reduce más las rpm del motor en reversa que avante.

Como Potencia = par x velocidad angular, para que la potencia entregada por la hélice al agua en ambos casos y a la misma velocidad del barco, para poder comparar, sea la misma, al ser menor la velocidad angular, el par debe ser mayor, lo que se consigue, si no cambiamos el diámetro y el número de palas, con un paso mayor.

Parece que tú consideras simultáneamente la pérdida de rendimiento por la velocidad del barco lo que hace mucho más difícil la comparación. Yo lo hago a la misma velocidad en ambos sentidos, por ejemplo, en parado, para obtener buena potencia de arranque o freno.

Suponer que la potencia utilizada sea igual es mucho suponer.

La potencia es trabajo en la unidad de tiempo, y trabajo es fuerza por distancia. Si no realizamos trabajo no aplicamos ninguna potencia, sería el caso de una hélice de paso cero, vaya a las revoluciones que vaya (potencia en el eje).

Para escoger una hélice buscaremos aquella que nos permita aplicar la máxima potencia del motor de que disponemos en las condiciones que nos parecen fundamentales, decía las de máxima velocidad y mala mar. Así como el motor puede generar una potencia determinada y moverse a unas revoluciones determinadas (ojo, el motor de un coche cuesta abajo lleva revoluciones altas y tal vez no utilice ninguna potencia; y el empuje -fuerza- que transmite una hélice es función de sus revoluciones). Este sería un esquema en que aparece motor y hélice en dos condiciones como las nombradas:



Es evidente que buscaremos una hélice que nos permita utilizar la máxima potencia del motor en las circunstancias señaladas.

Marcha atrás, tendremos una curva de resistencia según la velocidad distinta, y seguramente no vayamos a utilizar la máxima potencia nunca, pero la curva sería más parecida a la de tiempo duro que a la de calma, porque la resistencia de un casco atrás seguramente sería mayor que avante. El que las revoluciones en el caso de la reductora de que hablo sean menores simplemente quiere decir, a mi modo de ver, que, para el mismo paso (que en una hélice plegable no podemos variar), las velocidades ideales serían menores, o sea, que la relación atrás sea mayor es en todo caso, positiva.

página 179

Un saludo

[Kane]

Puedes utilizar la potencia máxima si tienes una hélice adecuada, que da suficiente par. Si no, no. Y una hélice con un paso insuficiente no te lo da. Si no puedes utilizar la potencia máxima, ¿para qué la quieres?

Si no te gusta la expresión potencia máxima, la cambiamos por máxima potencia posible ¿OK?

Evidentemente tienes que definir el paso de la hélice para un punto predeterminado de su característica, pero en marcha avante, fundamental. Creo que estamos de acuerdo en eso. De ese punto esperas obtener la máxima entrega de potencia del motor (la potencia máxima va a ser imposible, porque tienes que ceder por las limitaciones impuestas por el diseño). Eso te da una potencia a unas rpm, una velocidad del eje, otra del barco, un par en la hélice, una cavitación, unas pérdidas variables, unas variaciones de profundidad de la hélice, ¿sigo?.

Todo eso es variable y ajustable. Pero tú tienes que fijar un paso. Juegas con tus gráficos y determinas: "Quiero una hélice con un paso de 19 pulgadas". (Evidentemente tienes que dar más características, pero no estamos tratando de ellas ahora. Se supone que ya están superdefinidas. Si ahora me metes por medio el diámetro o el perfil u otra cosita, apaga y vámonos).

Entonces, esa hélice te dará un ángulo de ataque óptimo y un rendimiento máximo a las revoluciones que has definido como adecuadas después de haber manejado todos los parámetros a tu gusto. Pero EN AVANTE.

Ahora pones esa hélice a girar al revés, para entrar al amarre.
¿Vas a cambiar tus estupendos parámetros por eso? ¿Vas a reducir el paso? ¿Vas a apañarte con lo que tienes? ¿Vas a conseguir mejores características que en avante?¿Necesitas TODA la potencia del motor?

Pues eso.

Saludos.

[caribdis]

Originalmente publicado por Kane

Puedes utilizar la potencia máxima si tienes una hélice adecuada, que da suficiente par. Si no, no. Y una hélice con un paso insuficiente no te lo da. Si no puedes utilizar la potencia máxima, ¿para qué la quieres?

Si no te gusta la expresión potencia máxima, la cambiamos por máxima potencia posible ¿OK?

Evidentemente tienes que definir el paso de la hélice para un punto predeterminado de su característica, pero en marcha avante, fundamental. Creo que estamos de acuerdo en eso. De ese punto esperas obtener la máxima entrega de potencia del motor (la potencia máxima va a ser imposible, porque tienes que ceder por las limitaciones impuestas por el diseño). Eso te da una potencia a unas rpm, una velocidad del eje, otra del barco, un par en la hélice, una cavitación, unas pérdidas variables, unas variaciones de profundidad de la hélice, ¿sigo?.

Todo eso es variable y ajustable. Pero tú tienes que fijar un paso. Juegas con tus gráficos y determinas: "Quiero una hélice con un paso de 19 pulgadas". (Evidentemente tienes que dar más características, pero no estamos tratando de ellas ahora. Se supone que ya están superdefinidas. Si ahora me metes por medio el diámetro o el perfil u otra cosita, apaga y vámonos).

Entonces, esa hélice te dará un ángulo de ataque óptimo y un rendimiento máximo a las revoluciones que has definido como adecuadas después de haber manejado todos los parámetros a tu gusto. Pero EN AVANTE.

Ahora pones esa hélice a girar al revés, para entrar al amarre.
¿Vas a cambiar tus estupendos parámetros por eso? ¿Vas a reducir el paso? ¿Vas a apañarte con lo que tienes? ¿Vas a conseguir mejores características que en avante?¿Necesitas TODA la potencia del motor?

Pues eso.

Saludos.

Volvemos al principio, pido un presupuesto de hélice y me ofrecen una, tengo que entender que la que mejor se adapta al barco y al motor (del barco no saben mucho, desplazamiento, eslora en flotación y poco más) en condiciones de avante.

Pero hay un fabricante que se extraña de que la relación atrás sea distinta (más grande) a la de avante, y cita a las orientables. Le doy vueltas al tema y me parece que esa distinta relación, en todo caso mejora el rendimiento de la hélice atrás, pero lo consulto con vosotros...

Puede que con una orientable se obtuviera aún un mejor rendimiento marcha atrás (entiendo que bloqueando la hélice para que el paso fuera menor y que la hélice fuera más eficiente a bajas velocidades, que es cuando utilizas básicamente una hélice atrás), pero las orientables las descarto por su mayor facilidad de enganchar algo...

Manteniendose en las plegables, no veo la pega en las distintas relaciones avante atrás. Desconozco por qué se hacen así, pero en lo que he buscado por foros extranjeros aparece gente que incluso dice que ha llevado durante años el morse al revés y con relaciones avante y atrás distintas y que no ha notado nada, ni cuando lo llevaba así, ni cuando lo corrigió...

Pero bueno:

-Digame de 1 a 10 cuanto le gusta a usted discutir.
-¿podría ser de 1 a 15?
-No
-¿Y por qué no?

Asi somos...

Un saludo

[Kane]

Duplicado.

[Kane]

Y nosotros te decimos que eso no mejora, sino empeora el rendimiento de la hélice. Que le sobra de sobras. Pero no quieres discutirlo y te vas por los gráficos... digo por las ramas.

Así somos...

Un saludo.

Originalmente publicado por caribdis

Volvemos al principio, y me parece que esa distinta relación, en todo caso mejora el rendimiento de la hélice atrás, pero lo consulto con vosotros...

Asi somos...

Un saludo

[vent]

Lamento no poder intervenir porqué "el que vale ,vale y el que no a Derecho",y yo soy de los últimos,pero da gusto leer las intervenciones de Kane y Caribdis,obliga a coger un libro e intentar comprender de que va la cosa....cualquiera es capaz de hablar del paso de la hélice sin ser capaz de definir "paso de hélice"....enhorabuena,dais nivel a este foro.

[caribdis]

La actuación de la hélice en marcha atrás es complicada. En primer lugar es posible que el barco siga yendo avante y cambiamos el sentido de giro de la hélice y le metemos revoluciones: como el flujo de agua sigue viniendo de proa, la composición de ese vector con el transversal provocado por el giro de la hélice harán que el agua incida casi perpendicularmente a la pala, eso va a provocar un flujo básicamente turbulento muy poco eficiente.

Pero la hélice encuentra resistencia a su giro y produce un empuje hacia proa, y el motor va a subir de vueltas y va a utilizar su potencia, en parte para generar empuje, en parte para vencer la resistencia que el agua le pone al giro de las palas.

En el momento siguiente, cuando el empuje generado ha conseguido parar el barco y ya lo lleva hacia popa, el flujo de agua viene desde popa y la componente de este vector con el vector transversal de la rotación ya entra en la pala con un ángulo pequeño, como cuando vamos avante. El perfil no es tan eficiente como yendo avante, la entrada de aguas es fina y el espesor máximo está retrasado en vez de adelantado, pero es un perfil y ejerce su función. Como el paso es igual hacia proa que hacia popa, el flujo se volverá mucho más laminar y el perfil proporcionará mucha menos resistencia y mucho mejor empuje.

Aqui ya estamos casi como si fueramos avante (aunque el perfil sea mucho menos eficiente), existirá una curva de resistencia al avance del barco que dependerá de su velocidad, y unas características de diámetro y paso que serán las que más se adapten a cada una de esas velocidades y resistencias. La resistencia del barco yendo hacia popa seguramente será más grande que yendo avante y se podría considerar una curva de mal tiempo y una de calma. Lo que es seguro es que las velocidades obtenidas van a ser menores, y si eso es así, y el paso no tiene otro remedio que ser el mismo, que las revoluciones que nos dé el motor sean menores tiene lógica (paso grande, velocidad grande; paso pequeño, velocidad pequeña), y como va a haber una resistencia que se oponga al empuje generado, tal vez podríamos desarrollar toda la potencia que puede entregar el motor. No podríamos si el paso fuera demasiado pequeño y la hélice girase sin encontrar suficiente resistencia; o si fuera demasiado grande, la hélice no generaría el empuje suficiente para llegar hasta la velocidad óptima de ese paso, obteniendo también revoluciones pero no empuje (par)..

Pero no tiene por qué ser el caso, si el diámetro y el paso es adecuado avante, lo va a ser también atrás, con la salvedad en el caso de menores revoluciones de ser óptimos para unas velocidades menores.

Seguramente las hélices orientables son mucho más efectivas para parar el barco, porque sus palas se orientan automaticamente y seguramente no se atraviesan tanto al flujo mientras el barco todavía va avante, pero me imagino que dependerá mucho de cómo estén compensadas las palas con respecto a su eje de giro. Desde luego, las plegables, lo hagan de una manera muy eficiente o poco, son capaces de parar el barco y ponerlo a ciar (hay que recordar también que el empuje hacia proa yendo atrás tiende a cerrar las palas y que es la fuerza centrífuga la que evita eso), y en principio son una opción válida..

Un saludo

[Kane]

Total, que partimos de un ángulo de ataque correctamente angulado en marcha alante y mejoramos el rendimiento bajando las revoluciones para dar patrás. Previamente llamamos al marinero para que pare el barco. No había pensado en ello.

No puedo estar más de acuerdo.

Brandy para todos, pa pasarlo (bien).

[caribdis]

Originalmente publicado por Kane

Total, que partimos de un ángulo de ataque correctamente angulado en marcha alante y mejoramos el rendimiento bajando las revoluciones para dar patrás. Previamente llamamos al marinero para que pare el barco. No había pensado en ello.

No puedo estar más de acuerdo.

Brandy para todos, pa pasarlo (bien).

Exactamente igual que podemos obtener 8 nudos con el mar en calma a tope de revoluciones y sin utilizar toda la potencia y sólo 7 nudos a menos revoluciones pero utilizando más potencia en condiciones en las que existe una resistencia al avance mayor como en el caso de mar gruesa...

[Kane]

Festivamente.

Incluso podrías sobrepasar un 20% las revoluciones máximas para subir por la ola con más empuje.

[Kane]

Claro, claro. A tope de revoluciones no necesitas toda la potencia. pero si bajas las revoluciones puedes sacar más potencia del motor.

Si es que es de cajón.

Originalmente publicado por caribdis

Exactamente igual que podemos obtener 8 nudos con el mar en calma a tope de revoluciones y sin utilizar toda la potencia y sólo 7 nudos a menos revoluciones pero utilizando más potencia en condiciones en las que existe una resistencia al avance mayor como en el caso de mar gruesa...

[caribdis]

Originalmente publicado por Kane

Claro, claro. A tope de revoluciones no necesitas toda la potencia. pero si bajas las revoluciones puedes sacar más potencia del motor.

Si es que es de cajón.

Este es un diagrama posible, también es posible que con mar fuerte lleguemos antes al tope de potencia que al de revoluciones.

[caribdis]

Otro diagrama:

[Kane]

Claro.

Lo que podemos hacer es subir la curva HP y al cortar antes a la curva Max HP bajan las revoluciones y sube el punto de corte con la propeller power curve A.

Y las rpm están por debajo de las max rpm.