Hélices de paso variable

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La hélice del buque es el elemento que transforma el movimiento rotativo que produce el motor en una fuerza de empuje. Cada sección de la hélice puede considerarse como un perfil hidrodinámico que provoca diferencias de flujos entre las caras activa y pasiva. Estas diferencias de flujo se crean debido a las variaciones geométricas de la pala en todas sus secciones y su ángulo de ataque. La hélice, por tanto, acelera la columna de fluido que pasa a través del disco que forma al rotar. La distancia que avanza la generatriz del cilindro de agua en una revolución se conoce como paso de la hélice.

El rendimiento máximo de una hélice se da únicamente para una única velocidad de avance del buque. Las variaciones de velocidad y de carga del buque interfieren, por tanto, en el rendimiento del propulsor y con ello en la velocidad del buque y su consumo de combustible.

Para conseguir el máximo rendimiento para cargas distintas de trabajo se emplean las hélices de paso variable que ajustan su geometría en función de la carga, permitiendo una operación eficiente del motor del buque. Con una hélice de paso variable se pueden mantener siempre constantes las revoluciones del motor, operándolo a unas rpm óptimas e impidiendo su sobrecarga.

Imagen cortesía de Wärtsilä, sujeta a su Copyright

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Las hélices de paso variable permiten, también, que con el motor a bajas revoluciones las maniobras sean más fáciles de realizar. El sistema, incluso, permite variar el paso de manera que el buque se pare y avance a popa.

Sin embargo, el principal inconveniente que presentan, a pesar que cada pala puede ser sustituida de manera individual es el mantenimiento. Esto es debido se multiplican los componentes en movimiento del sistema propulsivo y se añade al buque el sistema de accionamiento de las palas. Esto implica que las aplicaciones de este tipo de propulsor se encuentren, normalmente, en buques de navegación corta.


El núcleo de la hélice es por tanto hueco y en él se aloja el mecanismo de accionamiento de cambio de paso. El cambio de paso que realizan las hélices se consigue haciendo girar sus palas sobre su eje vertical por medios, normalmente, hidráulicos. Para ello las palas están situadas sobre cojinetes. 

Imagen cortesía de Wärtsilä, sujeta a su Copyright

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El sistema cuenta con una central de potencia en la que se encuentran dos bombas que suministran presión de aceite al conjunto. Esta duplicidad permite que una de las bombas esté en funcionamiento y la otra se encuentre en “stand by” para una operación más fiable. El aceite entra en el depósito de alta presión, procedente de un tanque de compensación, y circula por el interior del eje hasta penetrar en el mecanismo accionador; cerca del núcleo de la hélcie. El aceite vuelve por la tubería de retorno que es concéntrica a la de entrada hasta el tanque. En el interior del núcleo se encuentra un cilindro en el que se sitúan las zapatas deslizantes. La pala está atravesada por un pasador que encaja en una zapata para deslizar sobre las ranuras transversales practicadas en el yugo. De este modo el movimiento alternativo del cilindro deslizante se convierte en movimiento rotativo en las palas de la hélice.El mecanismo funciona de la siguiente manera:

Imagen cortesía de Wärtsilä correspondiente a su sistema D- hub, sujeta a su Copyright

Imagen cortesía de Wärtsilä correspondiente a su sistema D- hub, sujeta a su Copyright

El sistema puede contar con un control electrónico del paso de la hélice que lo ajuste automáticamente en función de la carga del motor para ofrecer siempre el máximo rendimiento.La regulación de la posición del yugo y, por tanto, del paso de la hélice se realiza desde el puente o desde la sala de máquinas. Para ello se aumenta o se reduce la presión de aceite comunicada al cilindro desde el depósito de alta presión mediante una válvula de control.

Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado

Bibliografía

Wärtsilä, “Controllable Pitch Propellers, D-hub”.

H D McGEORGE. “Marine Auxiliary Machinery” 7ª ed. Oxford, 2002. ISBN: 0 7506 4398 6.

DJ EYRES “Ship Construction” University of Plymouth. 6ª ed, 2007. ISBN: 0 75 068070 9

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    Sergio7 julio, 2014 - 16:44

    Muy buen post. Sin embargo el título del post debería ser “hélices de paso controlable”, ya que todas las hélices tienen el paso variable. El parámetro H (paso) de cualquier hélice varía desde la base hasta la punta en cualquier pala de hélice, ya se de paso fijo o paso controlable.

  2. comment-avatar
    Ramiro30 octubre, 2012 - 22:29

    muy bueno el post, me sirvio mucho para un trabajo de la UTU :DD

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