Diseño de hélices
Le dan el empuje que su embarcación necesita: nuestras hélices, de diseño inspirado en los grandes buques
La mayoría de las hélices que se utilizan en la náutica de recreo se basan en los experimentos que se efectuaron entre los años 40 y 60 del siglo pasado en el centro experimental de Wageningen (Países Bajos), así como los realizados por la Marina de los EE. UU. A partir de estos experimentos, se formularon una serie de principios de diseño que se vienen aplicando desde entonces en forma de tablas o de reglas.
En cambio, desde hace algunos años los modernos buques se están equipando con hélices basadas en cálculos de optimización multidimensional y que se caracterizan porque, a diferencia de las hélices convencionales, el paso y la curvatura no se mantienen constantes o prácticamente constantes en todas las partes de la hélice. En este caso, el paso y la curvatura se optimizan con el método de distribución de vórtices y una optimización con miles de aproximaciones sucesivas para cada segmento de la hélice, lo que abre un amplio abanico de posibilidades para alcanzar de la forma más eficiente posible la velocidad adicional proporcionada por la hélice. Debido a esta característica se les denomina hélices "Variable-Pitch-Variable-Camber" (VPVC, hélice de paso y curvaturas variables) ya que en ellas se ha optimizado tanto el paso de la hélice (pitch) como su curvatura (camber) para optimizarlos frente a los efectos de las corrientes radiales. Las hélices VPVC son una patente de Torqeedo.
Fundamentos de la geometría de las hélices
Además del diámetro y el número de palas, se utilizan los siguientes parámetros para describir a una hélice:
- Paso (pitch)
- Longitud de cuerda (chord lenght)
- Arrastre de palas (skew)
- Caída de las palas (rake)
- Grosor (thickness)
- Curvatura (camber)
El paso se define como el avance que tendría una hélice cada vez que diera una vuelta si no existieran deslizamiento ni rozamientos. Como este parámetro teórico no se puede calcular en una embarcación con el motor en funcionamiento (siempre se producen deslizamientos y rozamientos), el paso de una hélice se mide con ayuda del ángulo de inclinación de sus palas. En el caso de hélices cuyo paso varía (hélices de paso variable), se mide en un círculo con centro en el de la hélice y un radio del 70% de diámetro de la hélice.
Pérdidas de eficacia por cavitación
Las cavitaciones consisten en la formación y la desaparición de vacíos en líquidos; por lo general, se producen por objetos que se mueven a gran velocidad (p. ej. las hélices). Debido al rápido movimiento de las hélices se producen zonas de presión negativa en las que el agua hierve y se evapora aunque esté a temperatura ambiente. La energía utilizada en este proceso no se traduce en empuje y por tanto se pierde. En función de la calidad del sistema de propulsión y de la hélice, se pueden producir grados muy diversos de cavitación. Los dos vídeos están realizados con una cámara de filmación en alta velocidad con un tiempo de exposición de 1/8.000 segundos y muestran la diferencia entre nuestra hélice VPVC y una hélice estándar con parámetros de trabajo equivalentes:
>> La hélice estándar origina una cavitación variable en la cara exterior del extremo de la pala.
>> En cambio, nuestra hélice VPVC sólo presenta un suave burbujeo en los extremos.