Hélices

Hélices contrarrotatorias

Cuando se colocan dos hélices en sentido contrarrotativo sobre el mismo eje, los pasos están cambiados, lo que significa que pasa el mismo flujo de agua por las dos hélices, ya que las dos impulsan el agua hacia atrás. Podemos imaginar un tornillo de rosca izquierda y otro de rosca derecha. Para apretarlos tenemos que actuar sobre el sentido de la rosca. En ambos casos meteríamos el tornillo, pero el giro para que entre es inverso.

El impulso de las hélices contrarrotatorias hace que el torpedo o móvil sea empujado, al tiempo que evita un viraje por causa del efecto de una hélice sola. Algunos aviones tuvieron problemas en maniobras por causa del efecto de la hélice. Esto solo ocurre según se va incrementando la velocidad, pues a bajas velocidades el efecto es poco apreciable.

También depende del peso del aparato impulsado: a más peso menor es la tendencia a virar.

Geometría de una hélice

La geometriíta de una hélice es algo complicada. La podemos entender de la siguiente manera:

Si en un rectángulo obtenido del desarrollo de un cilindro, unimos dos vértices opuestos por medio de una línea y lo volvemos a enrrollar, dicha recta se transforma en una línea curva llamada hélice cilíndrica.

Si la línea es recta, la hélice tendrá un paso P uniforme e igual a la altura del cilindro.

En caso de que dicha línea sea curva, el paso en un punto de la espiral donde la inclinación o ángulo de paso sea A y llamando r al radio del cilindro será: P= 2nr.tgA siendo n=pi=3.14 y tg=tangente de A.

Cuando en una serie de cilindros concéntricos se trazan espiras de hélices siguiendo una ley de continuidad, su conjunto determinará una superficie helicoidal, y, cortando una porción de dicha superficie con un espesor determinado, se conseguirá una pala de hélice que tendrá dos caras: una de superficie helicoidal llamada cara activa y otra producida por el espesor llamada cara inactiva.

La línea curva del contorno de la pala se la llama arista de entrada que es la que corta el agua y arista de salida que es la posterior. El paso de la pala puede ser uniforme, circunferencial o radialmente y axialmente uniforme según los pasos varíen en forma constante a lo largo de toda ella, de la arista de ataque, de la arista de salida o del núcleo al borde exterior.

Si no existe ninguno de estos casos o se dan alternativamente por cualquier causa la hélice es de paso variable. El caso de la hélice de paso variable es algo más complicado y merece un estudio aparte.

Hélice de paso variable

La hélice de paso variable es una hélice de palas orientables por medio de un mecanismo introducido dentro del núcleo. Las palas van sujetas por medio de tornillos u otros dispositivos, a unos discos que pueden girar a voluntad de la persona que está gobernando el barco en el puente por medio de un telemando. De éste modo puede hacer cualquier tipo de variación en la propulsión del buque, anular la tracción e incluso dar marcha atrás sin necesidad de variar la velocidad de las máquinas. En los aviones solo se varía el paso hasta anular la tracción, no dándose el caso de invertir el paso (marcha atrás) por razones obvias...

Dependiendo del paso para un mismo recorrido, la hélice necesitará dar un número N de vueltas que es mayor cuanto menor es el paso y viceversa.

El paso medio de una hélice de paso variable por lo general es igual a 0,7 r siendo r el radio de la hélice.

Los elementos que caracterizan una hélice además del número N de palas y la forma de la y la inclinación, son:

-1º Diámetro D; 2º Paso P; 3º Relación Paso P/diámetro D que varía entre 0,6 y 1,4; 4º Diámetro del núcleo d , que varía entre 0,15 y 0,23 D, pudiendo llegar incluso hasta 0,3 D en hélices de paso variable; 5º Espesor de la pala que está comprendido entre 0,03 y 0,07 D.

-1º La fracción total del paso N Ap/n:4(D cuadrado - d cuadrado); 2º relación NAp= área desarrollada total / área del disco que oscila entre 0,3 y 0,7. Esta cifra en hélices especiales puede alcanzar el 1,1.

Cuando una hélice se pone a girar en un líquido adquiere un movimiento de traslación. Si la hélice da X vueltas y recorre un espacio XP avanza un espacio Va, que al ser recorrido en la unidad de tiempo corresponde a la velocidad de avance. La diferencia XP-Va, llamada retroceso se expresa mediante la relación S= 1-(Va/XP). En caso que la hélice este siendo utilizada como propulsor de un buque, conviene tener presente que la velocidad relativa del agua es inferior a la de traslación, debido a la generación de la típica estela que actúa en sentido contrario.

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