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Hélices Marinas:

Cómo elegir la hélice más apropiada

¿Qué hacen?

Las hélices convierten la energía de rotación 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.

	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

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.

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", al poner la hélice a trabajar eficazmente cerca de la superficie del agua y reducir la cavitación.