Como calcular diámetro y paso de una hélice

muybandido · #1 11-08-2008, 14:53

Hola, necesito ayuda para calcular la hélice de mi motora que anteriormente tenía un motor Mercruiser 4.3 y ahora quiero cambiarlo por un Mercruiser 5.7
Quería saber cómo tengo que hacer para calcular la hélice que necesito ahora.

Gracias,

mazarredo · #2 11-08-2008, 16:31

Estimados cofrades, saludos y

Interesante la aportación del cofrade Tatanka sobre las hélices, pero me gustaría hacer 2 apreciaciones, a saber:

Con respecto a las hélices, la que gira en el sentido de las agujas del reloj es una hélice "a derechas" o dextrógira y la que gira en sentido contrario una hélice "a izquierdas" o levógira.

Con respecto al ejemplo de los tornillos, un "tornillo milimétrico" sería el que tendría el paso en milésimas de milímetro, no se si los japoneses habrán hecho alguno, pero realmente su utilidad es escasa o nula. Supongo que habrás querido decir un tornillo de paso métrico, que son los que se identifican con una M y un número que indica el diámetro teórico de la rosca, por ejemplo, un tornillo de M8 es un tornillo de 8mm de rosca teórica y paso en milímetros. De estos, al igual que los de rosca Witworth, los hay de paso estandar y paso fino (en el caso de los Witworth se conocen por rosca Gas y se indican en los planos como W3/4" Gas, por ejemplo). Y luego hay combinaciones americanas como los UNF y otros que tienen la rosa cónica, o el paso métrico y el núcleo imperial, etc. hay tipos de rosca para aburrir.

Espero no haber pecado de osado al entrar con estas aclaraciones, y si es así, por favor disculpadme, solo es un tema de aclaración de conceptos (como dice uno que sabemos todos "el conceto es el conceto").

Un saludo para todos y otras

mazarredo · #3 11-08-2008, 16:33

Ostras Pedrín, mientras escribía mi contestación ha desaparecido el mensaje del cofrade Tatanka.

olvidad lo escrito.

Un saludo

muybandido · #4 11-08-2008, 16:51

No he visto la respuesta de Tatanka, alquien podría reenviarmela?
Saludos,

Amo del Calabozo · #5 11-08-2008, 17:04

Vamos a ver Muybandido!!!

Acércate que te cuente

En esta taberna, aunque pocas, tenemos unas normas, normas que hay que leer antes de empezar, normas que tú no te has leído Anda! léelas, aplícalas, memoriza el punto cuarto y vuelve a empezar.

Si egggg que....

Coñ*!!!
No hay derecho!
Hacemos la Taberna mas grande, el pobre de Rapperrr intentando que funcione lo mejor posible, más de 15.000.000 de clicks y la gente sigue entrando por la cara, parece las puertas del metro de Barcelona, que un diez por ciento de los usuarios saltan por encima del torno de marras.

No pasan por recepción, no nos dicen quienes son, se cuelan y encima no nos invitan a una miserable copa.

No me importa que llevéis ropa sucia, que no sepáis navegar, que uséis zapatillas deportivas o vayáis descalzos, no sepáis lo que es una ducha y que no hayáis olido el agua dulce desde el día de vuestro bautismo, no me importa, de verdad, no me importa, ESO SÍ, que entréis sin pagaros una RONDA, no lo consiento, voy a tener que ponerme mas duro.

O sea que voy a seguir martirizando a los transgresores y es por ello que sigo con la Regañina

Amig@ Muybandido. Es costumbre en esta taberna, porque mas que un foro puro es un antro donde los cofrades, a parte de consejos náuticos, dudas marineras y otros menesteres de los amantes del mar, como te decía, en esta taberna apreciamos mucho a los novatos, sí de verdad, repito, apreciamos mucho a los novatos, pero nos gusta más que la presentación sea la misma que si entraras en un local, es decir:

.- Buenos días, tardes, noches o madrugadas
.- soy Muybandido, amante del mar.
.- navego, no navego, me mareo, no me mareo, etc. etc
.- .....
.-......

y después si crees oportuno puedes realizar la oferta, consulta, pregunta, o lo que quieras, ahora bien no creas que este foro es un simple lugar informativo, esto es una TABERNA.

Así pues, te damos la oportunidad de poder presentarte a tu gusto, y eso sí, PAGATE unas rondas virtuales que son baratas y estamos sedientos con los días tan grises que tenemos

Bueno cofrades, creo que ahora, después de la explicación, puedo soltarle la retahíla, no creo que se me enfade

Muybandido :

TE vamos a pasar por la quilla.
Te vamos a colgar de los pulgares en lo alto del Mesana.
Te vamos a hacer baldear la cubierta durante todo un mes
Te vamos a ordenar limpiar las letrinas después del desayuno
Te vamos a ..... (mmmmm me lo estoy pensando)..

La barra está llena de gente con los vasos vacíos y tú disimulando, haciéndote el despistado leyendo este post con cara de asombro, vamos, como si la cosa no fuera contigo. Estamos todos esperando tu invitación, no te cortes.

Donde están esas copas?. Tengo el gaznate seco, la nevera llena de hielo, y el CARDHÚ??????

Saludos,
"Amo del Calabozo"

P.D. Recuerda que esta web utiliza los anuncios Google como medio de financiación

BORRASCA · #6 11-08-2008, 19:56

muybandido
Tengo la boca reseca y no puedo hablar, sino tediria comose calcula

tantanka · #7 11-08-2008, 22:09

hay tienes por que desaparecio, porque esto es una taberna y en las tabernas como esta lo primero que se hace es presentarse y despues se pide ayuda, y entonces si se puede pues se ayuda al cofrade en cuestion, asi que ya sabes campeon por aqui te espero . Un saludo

samyuti · #8 11-08-2008, 23:17

Que dificil lo tienen los que se cuelan en la Taberna con el Cuerpo de Porteros

,por cierto ATARIP sigue al frente porque de vez en cuando le recomiendo a alguien

Hay que estirarse un poco con las rondas que en esta Taberna vamos aun con las consumiciones del tiempo de las pesetas,baratito baratito

paco · #9 12-08-2008, 10:09

una ronda

Cito:
en el caso de los Witworth se conocen por rosca Gas y se indican en los planos como W3/4" Gas, por ejemplo

Mil perdones. La rosca witworth fina NO es lo mismo que rosca GAS. Lo demás, estoy de acuerdo.

muybandido · #10 12-08-2008, 15:20

Pido Disculpas A Todos Por Mi Ignorancia Y Falta De Respeto. Para Subsanar Mi Error Invito A Todos A Una Hemorragia De Cerveza Hasta Que Se Derrame Por La Borda. Espero Aliviar Asi La Sequia Que He Provocado. Ahora Sí Ruego Al Respetable Que Una Vez La Inundacion De Cerveza Haya Saciado Las Gargantas Mas Asperas, Contesteis Mis Dudas Sobre Las Malditas Helices Que Me Tienen Bastante Apuradillo. Gracias Y Que Corran Las Birras Como Si Tuvieran Vida Propia. Pido Disculpas Una Vez Mas....saludos

muybandido · #11 12-08-2008, 18:32

Saludos compañeros

Esta claro que las birras a las que os he invitado os han sentado mal

, ya que todavía no he logrado una respuesta satisfactoria a mi pregunta.

Será que me he equivocado de taberna?

La verdad es que un viejo lobo de mar, muy experimentado en bravos oceanos, me había hablado muy bien de vosotros, así que voy a intentarlo de nuevo:

- ESTAIS TODOS INVITADOS A UNA RONDA DEL MEJOR RON DEL CARIBE!!!

(

Y prometo que el que me ayude con el tema de las hélices, tendrá ronda extra)

Que los buenos vientos os acompañen

Muybandido

juaqui · #12 12-08-2008, 18:42

Gracias por la ronda.la mejor forma de saber el paso y diametro de la helice es mirar la numeracion que esta en ella. esta numeracion te dice todo.
saludos y

Amo del Calabozo · #13 12-08-2008, 18:56

Nuestro Portero está momentaneamente en las rebajas haciendo acopio de bermudas de flores para su próximo viaje al Caribe, así que me ha pedido que al igual que te eché la bronca, ahora te agasaje en la bienvenida.

Ahora si

Perdona por la regañina pero es una pequeña broma iniciática de esta Taberna

Bienvenid@ a bordo Muybandido!!!

Gracias por las copas, pasa, en la barra hay sitio busca una silla vacía siéntate y cuéntanos de ti. Acabas de entrar en una taberna donde sus clientes son amantes de la mar en todas sus facetas

Aquí podrás compartir alegrías, sinsabores, dudas consejos y otros menesteres.

Hay gustos para todos, cerveza, ron (para mí Brugal y solo), vino, como no CARDHÚ (para Panxut con hielo, por favor) y brandys deos mejores (para mi una copita de Lepanto) y hasta mirinda para algunos.

Sólo hay unas bases. Buen humor

y RESPETO a todos los cofrades.

Tambien amor (en todos los sentidos)

Venimos a reirnos y pasarlo bien, también a aprender de otros marinos y a contar nuestras historias.

Principalmente hablamos de la mar pero como en toda taberna charlamos de mútiples cosas, de mujeres, de hombres, deportes, libros, cocina, contamos chistes, etc....(de política NO) y a veces....también lloramos

,
Te ruego que moderes esos temas y como bien dicen las normas siempre les pongas un O.T. por delante (Otro Tema)

Cuando escribas no lo hagas como si fuera un móvil, con esa nueva jerga particular de los SMS, con tantas “K”, “q” sueltas y abreviaturas imposibles, no nos gusta eso

, hazlo simplemente de una forma natural,

como lo harías hablando en la barra de un bar con unos cuantos amigos, que a fin de cuentas y de forma virtual, es lo que pretendemos que sea este rincón del ciber-espacio.

Siéntete ya un@ pirata con todos los honores

miembro de ésta cofradía.

No te sentirás sol@ en ningún momento

y reirás como un cosaco

Pero cuidadín si uno se pasa, recibe bronca

Salud y adelante.

Saludos,
"Amo del Calabozo"

P.D. Recuerda que esta web utiliza los anuncios Google como medio de financiación

tantanka · #14 12-08-2008, 20:38

bueno como veo que has invitado te doy la bienvenida a bordo y boy a tratar de echarte un cable

Hélices Marinas: Cómo elegir la hélice más apropiada

¿Qué hacen?
Las hélices convierten la energía rotacional generada por el motor en el empuje necesario para el desplazamiento de un barco. Descontando el diseño de esta, cuanto más grande sea más eficientemente trabajará. El problema radica en conseguir un equilibrio entre este tamaño y la capacidad del motor para hacerla rotar a su régimen de trabajo idóneo.

Al hablar de hélices, muchas veces la gente sugiere el símil de un tornillo enroscándose en el agua. A cada vuelta avanzaría tanto como lo permita el paso de la hélice (igual que lo hace un tornillo en la madera) suponiendo que el agua fuera un medio sólido. La eficiencia naturalmente no es del 100% puesto que el agua es un liquido.
Aunque existen muchos tipos de hélices los 2 más importantes son los que tienen entre 2 y 4 palas y son principalmente utilizados por motores intraborda con ejes. Las utilizadas por los motores fueraborda suelen llevar un número de palas que entre 3 y 6.

¿Como puede ser una hélice?
Su tamaño: Queda definido por dos datos; El diámetro total de la hélice y el paso de sus palas, es decir lo inclinado que están y por tanto la capacidad de impulsar agua. Estos dos datos son los más importantes para diferenciar una hélice de otra.

Generalmente un diámetro pequeño se corresponde con un motor de pequeña potencia, o con un barco diseñado para desplazarse a mucha velocidad.
El paso de la hélice se corresponde con el avance teórico que genera la hélice al girar esta una vuelta. Puesto que el agua es un medio no sólido y por tanto se producen rozamientos y deslizamientos el avance real será siempre a regímenes de funcionamiento óptimos, algo inferior al teórico.

Materiales – Pueden ser de muchos tipos, entre ellos de aluminio, acero inoxidable, bronce, o materiales compuestos. Las hélices en ‘composites’ trabajan bien y no son muy caras. Las de aluminio son las más utilizadas debido a la gran cantidad de medidas con que pueden ser fabricadas y las diversas condiciones y revoluciones con que pueden ser utilizadas. Las de bronce y acero inox son las que ofrecen las mejores prestaciones y duración frente al paso del tiempo, y son muy adecuadas para barcos que se desplacen a mucha velocidad:
Una hélice perfecta debería pesar lo mínimo, ser lo más rígida posible, no verse alterada por el entorno marino y poderse reparar con facilidad. Por todo ello un material muy indicado si no fuera por su elevado precio y dificultad para trabajarlo y repararlo sería el Titanio que es totalmente inmune a la oxidación, liviano y muy tenaz.

Existen distintas aleaciones muy adecuadas para la fabricación de hélices pero las investigaciones en materiales compuestos son más que prometedoras. Además de ser totalmente inmunes a la oxidación y muy livianas, las hélices en ‘composites’ tienen un comportamiento frente al impacto muy diferente que las de metal. El daño queda localizado solo en la zona del golpe sin comprometer todo el eje o la reductora como a veces ocurre con las hélices de metal.

Peso
Flexibilidad
Reparabilidad
Coste
Composite
Bajo
Media
No es posible
Baja
Aluminio
Medio
Pequeña
Fácil
Media
Acero Inox
Alto
Baja
Difícil
Alto
Bronce
Alto
Baja
Fácil
Alto

Número de palas

En cualquier hélice es importante tener suficiente superficie de palas, capaz de distribuir la potencia del motor entre las distintas palas y por tanto tener una superficie suficiente para desplazar todo el volumen de agua que la potencia del motor permita. Tener poca superficie de palas es como poner las ruedas de un Seat 600 a un fórmula uno. Por mucho que tengamos un motor muy potente no podríamos aprovecharlo ya que las ruedas patinarían y no conseguiríamos acelerar el vehículo todo lo que el motor permitiría. Palas demasiado pequeñas causan ‘cargas’ muy altas, lo que significa que la hélice no es capaz de absorber toda la potencia transferida por el motor. El resultado es lo que conocemos como cavitación, vibraciones y en algunos casos extremos ‘picaduras’ en las palas.

¿Qué es la cavitación?

Como acabamos de desvelar, se produce cuando por culpa de girar muy rápido, o por exceso de velocidad del barco, la presión de la cara anterior de la hélice (la que está más a proa) decae a valores muy pequeños. En estas condiciones, en la zona con depresión se forman burbujas de vapor por culpa del vacío que se ha creado. ¡El agua verdaderamente hierve pero a temperatura ambiente! Cuando las burbujas de vapor que se han creado (por ejemplo en un milisegundo o de forma casi instantánea) salen de esta zona de la hélice y vuelven a una zona con presión normal, se colapsan y se condensan otra vez en líquido. Durante el proceso de condensación este colapso es muy violento produciendo vibraciones ruidos y pérdidas de prestaciones. La cavitación puede estropear fácilmente una hélice, mellando sus bordes de ataque, doblando las palas o picando su superficie.

¿Entonces si aumentamos la superficie de la pala, podemos disminuir el diámetro de la hélice? Sí, pero hasta cierto punto ya que disminuirá la eficiencia cuando nos desplacemos a altas velocidades. Una hélice de 3 palas es una buena solución de compromiso que consigue baja carga de palas y un área capaz de absorber la potencia del motor. Para un mismo diámetro y paso, al cambiar de una hélice de 3 a otra de 4 palas, normalmente no es necesario efectuar grandes correcciones en el paso o diámetro de la nueva. Por ello casi siempre podremos pasar de una de 3 palas a otra de 4 palas sin observar modificaciones en el comportamiento de la embarcación.

Las hélices de gran diámetro, las de alta velocidad, o las de palas plegables (pico de pato) y paso variable requieren estudios especiales que deben ser afrontados por un experto.

¿Cómo elegir la hélice perfecta?
La elección de una hélice es determinante en las prestaciones finales de una embarcación. El mejor barco con una hélice inapropiada es como tener un perfecto equipo de música de alta fidelidad y unos altavoces chapuceros. Un resultado desastroso.

Puesto que a igualdad de eslora los barcos son utilizados para aplicaciones muy distintas, existen muchas hélices distintas para una misma eslora de barcos. La clave fundamental es escoger una hélice que permita trabajar a los motores a su régimen optimo de trabajo. Las revoluciones alcanzadas al abrir gases a fondo deben caer dentro del par máximo alcanzado teóricamente por el motor. El conocido como ‘wide open throttle’ (WOT) debe pues caer en un régimen de revoluciones idóneo y característico para cada motor y puede ser conocido en su manual de utilización. Dependerá en gran medida de si se trata de un motor gasolina o diesel.

¿Cuándo cambiar de hélice?
Obviamente si está hecha polvo. Pero si las prestaciones conseguidas son muy inferiores a las que en teoría debía conseguir, piense también en sustituirla. Aproveche para elegir una de acero inox si su bolsillo se lo permite.
Una hélice bien escogida debe permitir alcanzar el régimen de revoluciones a máximo de gases (WOP) en la zona de la curva en donde el motor entrega el máximo de potencia. El paso de una hélice y las revoluciones están inversamente relacionadas: Al incrementar el paso se reducen las revoluciones que el motor es capaz de alcanzar. Podemos tomar como referencia que un cambio de un grado en el paso de las palas modificará unas 200 rpm el régimen del motor. Por tanto si su motor no es capaz de alcanzar a tope de gases (WOP) las revoluciones a las que el motor entrega su máxima potencia, piense en reducir el paso de la hélice en tantos grados como sean necesarios.

Por ejemplo su motor intraborda ofrece el par máximo a 2800 rpm, pero con la palanca a fondo, el motor solo alcanza las 2200 rpm (suponiendo que no es un problema de mantenimiento de filtros o mal estado del motor) entonces deberíamos cambiar la hélice por una de 3 grados menos de paso.
En vez de ajustar el ángulo de palas es posible jugar con el diámetro de la hélice. Si tenemos que aumentar el ángulo, podríamos aumentar el diámetro de la hélice dejando el mismo paso, y por el contrario, en vez de disminuir el ángulo, podríamos bajar el diámetro.

¿Entonces que debemos hacer?
Depende de cómo deba trabajar el barco en términos generales. Escogeremos un paso pequeño para sacar esquiadores del agua de forma eficaz y por tanto conseguir potencia a baja velocidad. Sin embargo para altas velocidades deberíamos quedarnos con un paso mas fuerte y en consecuencia no excedernos en el diámetro de la hélice.
Un yate de desplazamiento requiere maximizar la eficacia de la hélice a bajas velocidades y deberán escoger por tanto pasos bajos y diámetros grandes. Esto mismo le ocurre también a un velero, salvo que cuanto más grande sea el diámetro también más resistencia creará al navegar a vela... De modo que las soluciones son siempre de compromiso. En un velero la hélice plegable de gran diámetro en ‘pico de pato’ es una solución muy buena, salvo por su precio y por ser más delicadas y por tanto requerir más mantenimiento. De nuevo aparece el compromiso...

Las hélices con ‘topes de extremos’ tienen una forma afilada en los extremos de las palas que permite cortar el agua de forma más eficiente a altas velocidades, permitiendo a los barcos planeadores alcanzar mayores rendimientos en su máxima potencia, y ahorros en consumos a mucha velocidad. Actúan igual que los ‘wind-tips’ de las alas de los aviones que son esas terminaciones que tienen en los extremos las alas por ejemplo de los Airbus. Este tipo de hélices es muy adecuada para motores con ‘power trim’, para poder a la hélice trabajar eficazmente cerca de la superficie del agua y reducir la cavitación.

Gladiador · #15 12-08-2008, 23:12

A ver, muybandido (no será tanto) estudiate, de cabo a rabo, la página siguiente:
http://www.fao.org/docrep/009/x0487s/X0487S09.htm

Si lo crees conveniente date tambien un garbeo por las páginas anteriores a la que te indico. Hay buena info sobre el tema
Creo que está en la línea de lo que pides.
Una vez la entiendas estarás en situación de poder calcular el paso y diámetro de una hélice.

Saludos.

José

jaumar · #16 13-08-2008, 12:04

Bienvenido Muybandido!!
Yo creo que más que calcular la helice correcta te servirá que alguien que tenga tu mismo motor y eslora te comentase que helice lleva y nudos que alcanza.

Si hay algun cofrade que tenga este pedazo motor (que lo hay) y coincida con tu eslora (???), te podrá orientar un poco.
Saludos y

tantanka · #17 13-08-2008, 13:43

muybandido que te lo digo yo, de esta sales Ingeniero naval,un saludo pisha y haber que te parece este dossier sobre helices, que lo disfrutes

Por Ing. Naval Roberto R. Alonso

Voy a tratar de resumir los conceptos fundamentales y características que definen a este equipo principal de propulsión mecánica.

Obviaremos entrar por su complejidad en los análisis matemáticos de los métodos para calcular cual es la hélice mas eficiente para un determinado tipo de motor y casco; pero es necesario tener un conocimiento básico para hablar con alguna propiedad sobre este mecanismo que adorna mas de un escudo y decora como símbolo inconfundible náutico aún cuando no está en uso.

Para los que deseen bucear mas profundo en el cálculo de las hélices acotaré que este gran invento que algunos autores le adjudican en sus esbozos iniciales al genial Leonardo da Vinci y que otros asignan allá por en el año 1802 al coronel americano e inventor John Stevens. Fue basado en el concepto del “disco impulsor” como conclusión de la 1º Teoría de la Cantidad de Movimiento .

La realidad indicó que en ese estadio de análisis no se podían obtener ni relaciones ni medir eficiencia alguna de este invento que, originariamente estaba destinado a competir con las ruedas de paletas que salían como molinos hidráulicos a ambas bandas de los buque con propulsión mecánica mas antiguos o mas destacadamente en la popa en los románticos vapores fluviales que surcaron el Mississippi. A la par de incómodas e ineficientes durante los rolidos excesivos en aguas abiertas, las paletas fueron paulatinamente condenadas desde que se vieron los buenos resultados de las primeras aplicaciones prácticas de las hélices en buque mayores.

El siguiente camino de cálculo que se abordó para entender con mayor propiedad su principio de funcionamiento nos aparece asentado como 2º “Teoría de los Elementos de Pala”. Esta teoría fijó ya las relaciones entre la fuerza aplicada (par torsor del motor) y, el empuje obtenido. La teoría avanzó mas prolijamente considerando a la pala de la hélice constituida por “franjitas elementales “ o superficies separadas desde el centro del eje en rotación según el radio. Impuso definiciones para el cálculo en estas franjas elementales como: Superficie Proyectada – Superficie Desarrollada (que es la que mas se aproxima al área elemental de empuje aplicado) y, la definición de Superficie Expandida. Como se observó mas tarde esta teoría erró conceptualmente al considerar la eficiencia de la hélice en un líquido ideal = 1.

Pero la teoría que trajo la luz al nuevo mundo para este “tirabuzón del agua” fue la llamada “Teoría de la Circulación” (que no tiene nada que ver con los cortes de ruta ni los piqueteros) pero que tan bien fuera desarrollada por Kuta Jukoski para la sustentación de los aviones. Gracias a esto los investigadores Prandtl; Betz y Hembolt desarrollaron su aplicación en hélices de barcos tal cual hoy nos servimos de ellas.

Este teorema de Kuta Jukoski dice : “Que si un perfil del tipo alar se desplaza respecto al fluido a una velocidad V, se originará una fuerza de sustentación normal a la velocidad V que es posible calcular”

Este es el concepto fundamental del elemento geométrico que hace útil la energía rotativa originada en un motor alternativo a pistones ,transformándola en un empuje axial por medio del eje en el sentido de avance del barco.

Aunque la hélice que tengamos delante tenga dos , tres o cuatro palas “el paso” se define como la medida (en pulgadas o metros) que recorre una pala al girar sin resbalamiento una vuelta completa. Es entonces una dimensión mensurable que depende de la geometría de su diseño.

Se concluye por simplificación: El diámetro es la otra característica que nos ubica geométricamente para definir a la hélice. Los fabricantes de hélices graban sobre el núcleo – que es la parte mas gruesa próxima al eje desde donde parecen nacer las palas de la hélice como pétalos de una flor, el P X D es decir: El paso y el diámetro que cada una tiene.

Por una razón sencilla de identificación no es fácil a simple vista ya que esta dimensiones hay que medirlas sobre un plato de calibración especial que tiene circunferencias de ranuras muy finas donde se encastran los triángulos que representan el paso en el intervalo que ocupa la pala.

El paso de la hélice es por identificación como la rosca de un tornillo. Si tiene rosca Whitworth avanzará mas rápido hacia la tuerca en cada vuelta (la tuerca es la representación ideal de un fluido sin resbalamiento) Avanzará mas rápido que un tornillo de igual diámetro pero con rosca milimétrica. Es decir tendremos en este caso que dar mas vueltas al tornillo para avanzar lo mismo. Esto es entonces porque el tornillo milimétrico o de “paso fino” como justamente se llama, tiene menos paso.

Así mismo las hélices pueden ser (mirándolas desde la popa del barco) de “paso derecho” si se enroscan en el agua girando en el sentido de las agujas del reloj o a la inversa de “paso izquierdo” si para avanzar debe girar en sentido dextrógiro ( contrariamente a las agujas del reloj)

Siempre la mayor eficiencia se logrará con la hélice que tenga el mayor diámetro y la menor aceleración de empuje . Mayor diámetro que se compatibilizará con el vano disponible en el codaste para instalarla o, el tamaño que nos permita el pie de gallo ya instalado en el barco y que sustenta o soporta al eje o árbol propulsor. Además en todos los casos se deberá respetar una luz o distancia mínima entre el casco y la pala de la hélice, mayor a una pulgada (1” = 2,54 cm) o mas si es posible. Una hélice con menor diámetro significa menor masa de agua en movimiento, por lo que para igualar el empuje habrá que acelerar mas a la masa en movimiento , o sea incrementar el paso de una hélice sustituta de menor diámetro.

Hay que evitar poner una hélice con un número de palas que sea múltiplo del número de cilindros del motor: Ej. Si tenemos un motor de 8 cilindros, no debemos instalar hélices de 2 o de 4 palas. Si en cambio de tres o cinco. Esto se hace para evitar vibraciones torsionales y sincronismos inducidos por empuje axial de las palas, a pesar de que esas deficiencias puedan estar resguardadas por la masa rotante del volante del motor o el manchón elástico de acoplamiento entre cajas y árbol propulsor.

El paso de la hélice tiene que estar compatibilizado en cálculo con el número de revoluciones del motor propulsor y con la curva de potencia que el mismo motor presente. Si por ejemplo diseñamos una hélice que tenga poco paso, el motor podrá estar trabajando muy liviano buscando mas empuje (carga) a mayores RPM. Girará en vacío, el barco andará muy lentamente he incluso podrá dispararse en vueltas ocasionando daños mecánicos o carbonizando dentro de los cilindros y largando humo negro por el escape originado en el exceso de combustible no quemado enviado por la bomba de inyección a las cámaras de combustión .

Si por el contrario nos excedemos en el paso (considerando en este análisis siempre un mismo diámetro de hélice en cuestión). El motor propulsor no podrá levantar mas que un número vueltas limitado (sin llegar al máximo); comenzará a recalentarse y podrá indicarlo con mayores temperaturas en los gases de escape o largando humo blanco por el escape. Humo que es originado por un mayor consumo de aceite presente en las cámaras de combustión.

Es por eso que al considerar la velocidad a alcanzar andando a motor no podemos obviar el análisis de las características que presenta el casco para alcanzar su velocidad optima “navegando la ola” o lo que es lo mismo el número de Froude correspondiente (ver mi artículo de Propulsión en Timoneles del mes agosto ppdo).

Además las formas del casco “perturbarán” el flujo continuo de agua que llega desde la proa hasta la posición de la hélice moderadamente ordenado, disminuyendo por tanto su eficiencia . Por esto es fundamental asegurar un flujo libre de interferencias y con líneas suaves hacia la posición en que trabajará la hélice.

Hay otros factores como las bajas profundidades o falta de limpieza del fondo del casco que alteran los resultados teóricos de alcanzar cuando se calcula la hélice al aumentar la resistencia friccional.

Aunque un poco complejo de entender, no podemos dejar de explicar ¿ que es la cavitación?

Este fenómeno se comenzó a advertir cuando fueron instaladas las primeras turbinas a vapor para propulsión en los buques militares ,al tener estas un mayor número de RPM que las máquinas alternativas.

Cuando las hélices trabajan a un número alto de revoluciones hay zonas de las palas (bordes de diámetro extremo donde es mayor la velocidad lineal ) y de la cara de empuje de las palas donde se produce un aumento de la presión que, hasta puede hacerse mayor que la presión hidrostática en la que trabajan las palas normalmente.

En realidad la caída de presión en un punto no necesita ser igual a la presión en ese punto de la pala, sino solo la presión menos la presión de vaporización del agua a la temperatura que esta esté.

Si esto ocurre en esos puntos de la pala se rechaza al agua formando cavidades vacías o burbujas de vapor de agua que “implotan” produciendo picareteo o golpeteo que junto con el oxígeno que se desprende de las burbujas forman un fenómeno mecánico y químico notable con daños de erosión al material constitutivo de la hélice.

Primero para tratar de solucionarlo se fijó un límite al empuje (en kilos) por unidad de superficie de pala para evitarlo . Después vieron los investigadores que la velocidad lineal también intervenía para que se produjera este fenómeno nocivo que disminuye la eficiencia de la propulsión y a veces suena como metralla o se confunde con vibraciones en la popa.

Fue finalmente Ackeret quién en el año 1932 inventó el túnel de cavitación donde se pudieron hacer los ensayos del fenómeno y jugar con las variables para evitarlo.

El material mas usual es el bronce en sus distintas aleaciones de manganeso o fósforo. Para hélices de barcos de labor se utiliza el acero fundido. Cuando es necesario un material inalterable y muy resistente a la corrosion se fabrican en acero inoxidable. Para el caso de lanchas y motores fuera de borda para embarcaciones livianas se construyen en aleaciones navales de aluminio.

La hélices pueden fabricarse “al calibre”, esto es con el modelo de madera de una sola pala repetido en el noyo o molde de tierra de fundición tantas veces como palas deba tener; o “con modelo completo” tal sea este exactamente e igual en número de palas y diseño de su núcleo . Es en el núcleo donde se maquinará con precisión y de acuerdo a normas S.A.E. el cono de montaje que irá rigurosamente ajustado al cono del árbol propulsor que une la hélice con el motor dentro del barco.

Como cualquier masa rotante las hélices deben balancearse estática y dinámicamente para evitar un punto o nodo origen de vibraciones producido por este defecto cuando el conjunto ya esté armado y en navegación de prueba.

Hay distintos tipos de diseño de perfiles y palas de hélices que están patentados. Se han desarrollado hélices contrarrotantes y hélices con toberas para canalizar mas eficientemente el flujo y aumentar notablemente el empuje . Se han diseñado hélices de superficie para lanchas de velocidad y sistemas de propulsión ajustables en calado o retractables al interior del casco. Se utiliza el mismo principio de hélice empujando lateralmente para los bow thrusters de maniobra de barcos mayores . Se inventaron hélices plegables para veleros, Se diseñaron hélices de paso variable y paso controlable para ajustarlas adecuadamente a distintos rangos de velocidad o carga del barco. Todos hasta ahora utilizan la hélice como elemento que ha demostrado ser el sistema de propulsión mas eficiente a relativamente bajas velocidades.

Porque si de velocidades altas se habla, esto es mayor a los 20 o 22 nudos y mas, estimo que la turbina de chorro de agua es el elemento mas moderno para conseguir no solo velocidad sino maniobrabilidad con seguridad. Tema este que desarrollaremos en un próximo artículo. Hasta la próxima.............

Panxut · #18 13-08-2008, 19:08

La cabeza me a vueltas, no se si sera por el exceso de cervezas o por los giros de la hélice.

Hoy he aprendido un monton. Gracias a todos

Clicad: BORRACHERA

fernicho · #19 14-08-2008, 18:25

Hola a todos y unas rondas

con la Visa aunque por estas tierras no hace calor.
Seguro que cara pero puedes pedir consejo en este enlace
http://www.gori-propeller.dk/index.asp?ID=146
cubres el cuestionario y te orientan con el modelo adecuado (de sus productos claro está) pero puedes tener la información.

Charly C. · #20 21-08-2008, 11:44

Cita:

Originalmente publicado por tantanka