1. UTN – FRBA Serafini Claudio Daniel
HELICES 141.887-7
Introducción a la Ingeniería Naval
U1091
INTRODUCCION A LA
INGENIERIA NAVAL
TRABAJO: “HÉLICES”
INTEGRANTES: CLAUDIO
DANIEL SERAFINI
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INDICE
INTRODUCCIÓN................................................................................................ 3
DEFINICIÓN DE HÉLICE………………………………………………………..…. 4
EVOLUCIÓN EN LA PROPULSIÓN DE LOS NAVIOS…………………..…….. 5
EDAD DE LA VELA……………………………………………………..…. 5
CREACIÓN DE LA HÉLICE………………………………………………………... 7
JOSEF RESSEL, SU CREADOR……………………………………….... 7
JOHN ERICSSON, QUIEN LA PERFECCIONÓ…………………………8
FUNCIONAMIENTO………………………………………………………………… 10
CARACTERISTICAS PRINCIPALES…………………………………………….. 11
TIPOS DE HÉLICES…………………………………………………….... 11
TAMAÑO………………………………………………………………....... 12
MATERIALES…………………………………………………………....... 12
CAVITACIÓN………………………………………………………………………... 13
CLT (Contracted Loaded Tip)……………………………………………………. 14
ARREGLO GENERAL DE LA LINEA DE EJE………………………………….. 15
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………… 16
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INTRODUCCIÓN
Este tema lo he elegido porque las hélices son una de “las piezas” más
importantes en el buque, submarino, etc.; gracias a ellas el buque puede
impulsarse y trasladarse por las aguas y navegara mas fehacientemente
dependiendo del material con las que fueron hechas, la cantidad de palas y
tamaño. También esto es uno de los motivos para que el navío se mueva con
mayor o menor velocidad.
El objetivo de este trabajo es explicar qué son en sí las hélices, su
funcionamiento, los tipos que existen, etc. También habrá una pequeña
introducción de la propulsión de los barcos a lo largo de la historia.
El trabajo que estoy presentando esta compuesto por la pequeña reseña
histórica que mencione anteriormente, una breve explicación de su
funcionamiento, características de las hélices de 3 y 4 palas, etc. Podrán
encontrar fotos que aportarán un idea de lo que es explicado, tablas
comparativas, y un diagrama de la ubicación de la hélice y su conexión con el
motor principal que es quien le da la potencia necesaria para que la hélice rote
en torno de la línea de eje.
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DEFINICIÓN DE HÉLICE
El mar siempre ha causado fascinación en el ser humano desde el
comienzo de los tiempos. Siendo el medio por el cual se podía trasladar a
nuevas tierras, obtener alimento, comerciar con lugares lejanos, etc. Primero la
recolección de mariscos y moluscos en las costas, luego la pesca y finalmente
las antiguas civilizaciones se aventuraron a adentrarse en ese mar que
generosamente le proveía de alimento. La tecnología fue progresando y el
hombre construyó elementos para flotar en el agua; por este motivo,
seguramente usó troncos de árboles u otros materiales abundantes en su
entorno que tenían flotabilidad. Para impulsarse y no quedar a la deriva, echó
mano del remo hasta que descubrió que la fuerza eólica podía impulsarlo con
menor esfuerzo y mayor efectividad. Luego, descubrió la manera de llevar la
embarcación hacia donde quería e inventó el timón. Es a partir de acá que el
hombre a través del tiempo fue introduciendo mejoras a sus naves, dándoles
cada vez mejor impulsión y gobierno, hasta llegar a las modernas naves que
surcan hoy día los océanos del mundo.
Una de estas mejoras, fue la hélice, que determinó un cambio radical en
la propulsión de los navíos, que ya no debían depender únicamente del poder
del aire para poder trasladarse por los mares.
La hélice es un dispositivo formado por un conjunto de elementos
denominados palas o alabes, montados de forma concéntrica alrededor de un
eje, girando alrededor de éste en un mismo plano. Su función es transmitir a
través de las palas su propia energía cinética (que adquiere al girar) a un fluido,
creando una fuerza de tracción; o viceversa, "tomar" la energía cinética de un
fluido para transmitirla mediante su eje de giro a otro dispositivo.
La primeras aplicaciones de las hélices, hace miles de años, fueron los
molinos de viento y agua. Hoy en día, también bajo los nombres de "rotor",
"turbina" y "ventilador", las hélices y los dispositivos derivados de ellas se
emplean para multitud de propósitos: refrigeración, compresión de fluidos,
generación de electricidad, propulsión de vehículos e incluso para la
generación de efectos visuales (estroboscopio).
El inventor de la hélice para barcos fue el checo Josef Ressel, quien
solicitó la patente austriaca el 28 de noviembre de 1826.
Como evidencia la variedad de denominaciones y campos de aplicación,
existe una gran variedad de hélices, variedad que se manifiesta sobre todo en
las palas, que generalmente tienen perfiles semejantes a los de un ala, pero
cuya forma varía según su propósito. Además, hay hélices, principalmente en
la aviación, en las que la inclinación de las palas es variable, variación que a su
vez puede ser respecto al plano de giro de la hélice ("paso") o respecto al eje
de giro de la hélice ("paso cíclico" o simplemente "cíclico"). Para conseguir esto
se requieren mecanismos bastante complejos.
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EVOLUCION EN LA PROPULSIÓN DE LOS NAVIOS
En la edad antigua y hasta principios de la edad media, los navíos eran
impulsados por la fuerza del hombre. El empleo de los remos condicionó la vida
a bordo hasta el siglo XVII; uno de los peores castigos que podía recibir una
persona era ser condenado a servir en una galera, «para que la vida le sea un
suplicio y la muerte un alivio», como sentenció un juez romano en el siglo XVI.
No todos los marineros que estaban
en los remos eran condenados. También
había hombres libres que se embarcaban
por necesidad; eran llamados «de buena
gana». Su única diferencia con los
condenados consistía en que podían llevar
bigote y cabello, que los condenados no
tenían, pues eran rasurados y pelados al
rape. Además, durante el día, los hombres
libres que no estaban remando podían
pasear y hablar libremente, pero al caer la
noche eran encadenados igual que los
condenados.
La disciplina era muy estricta para Fig 1.1 Dromon bizantino
todos, la comida escasa y mala. El aspecto
higiénico resulta inconcebible y difícil de imaginar. Los hombres de mar,
oficiales y marineros, no se lavaban, ya que todos sólo llevaban la ropa que
tenían puesta, sin embargo los galeotes estaban obligados a mantenerse
limpios, debían a primera hora del día asomarse por sobre la borda, de acuerdo
a lo que les permitía el largo de la cadena, para despiojarse y limpiar los
harapos que llevaban. Debían hacer sus necesidades en su lugar pues nunca
eran liberados de su cadena. Los marineros que los vigilaban, cada cierto
tiempo les arrojaban un balde de agua para que las inmundicias corrieran hasta
la sentina.
Edad de la vela
Las carracas eran navíos grandes y robustos, redondos, de alto bordo,
de velas, especializados en el transporte de grandes cargas en travesías
largas, aptos para el comercio entre Flandes y el Mediterráneo, y
posteriormente para atravesar el Atlántico. Hubo carracas desde el siglo XII
hasta el siglo XVI. Fueron los mayores buques de su época. Provenían de
modificar la coca nórdica.
Más pequeña que la carraca, pero de excelentes condiciones marineras
fue la carabela, embarcación a vela, ligera, alta y larga hasta 30 m, estrecha
que contaba con tres mástiles sobre una sola cubierta y un castillo elevado en
la proa y otro en la popa. Llevaba velas cuadras en los palos trinquete y mayor,
y aparejo latino en el mesana. Gracias a estas características pudo afrontar con
éxito los viajes a través del océano. Navegaba a diez kilómetros por hora, y fue
utilizada por españoles y portugueses en los viajes de exploración durante el
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siglo XV. La carabela copió de la escuela mediterránea el casco, el uso de
varios mástiles y la vela triangular, mal llamada latina porque proviene del
mundo árabe. De la escuela del mar del Norte y Báltico, de los vikingos y de las
ciudades Hanseáticas, tomó el ejemplo de la “coca” y de esta última dos
elementos: el timón de codaste y la vela cuadra en el palo mayor. El timón de
codaste, gruesa pieza de madera colocada en la popa le permitía a la nave
mantener una dirección o rumbo.
El galeón fue una embarcación a vela utilizada desde mediados del siglo
XV. Consistía en un bajel grande, de alto bordo que se movía por la acción del
viento. Fue una derivación de la carraca pero combinada con la velocidad de la
carabela. Los galeones eran barcos de
gran tamaño y poseían gran capacidad de
fuego. En el siglo XVI, el comercio
marítimo trasatlántico aumentó
considerablemente, lo que incentivó la
investigación y la creación de nuevos
tipos de naves más apropiadas para
largas travesías y para soportar los
rigores de la mar en forma continuada. En
la marina militar, la fragata, nave que
tenía dos puentes y la corbeta con sólo
uno. En la marina comercial apareció el
bergantín-goleta y la goleta. El último tipo
importante de nave a vela fue el clíper
Fig 1.2 Galeón
que apareció en 1840 construido en los
Estados Unidos de América, destinado
inicialmente al tráfico entre Norteamérica y Europa y que luego se extendió a
Oceanía y Asia. Era de casco de madera, fino y ligero. Alcanzaba gran
velocidad en sus travesías compitiendo con las naves a vapor que ya estaban
apareciendo.
En el siglo XIX la construcción naval comenzó a utilizar el hierro para el
casco y el vapor para la propulsión, lo que constituyó una revolución en el
ámbito marítimo. Esto trajo aparejado la introducción de la hélice como forma
de propulsión. El Clermont, pequeña nave de madera construida en los
Estados Unidos por Robert Fulton, fue el primer barco propulsado por ruedas
movidas mediante maquinaria a vapor. A las naves se les colocaron mástiles y
velas además de ruedas en sus costados para darles más velocidad en sus
travesías oceánicas. En 1821 se construyó en Inglaterra el primer buque a
vapor con casco de hierro el Aaron Manby que en 1822 efectuó su primera
navegación desde Londres al Havre. En 1836 Smith y Ericsson llevaron a la
práctica el primer barco con hélice, que vinieron a sustituir a las ruedas de
paleta, en 1897, Josef Ressel dio con el diseño definitivo y eficaz de hélice, que
será utilizado hasta nuestros días, lo que permite un aprovechamiento más
eficiente de la energía proporcionada por el motor de vapor. Muy pronto los
buques de vapor fueron equipados con hélices sumergidas y los vapores de
ruedas fueron desarmados y dados de baja.
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CREACION DE LA HÉLICE
JOSEF RESSEL, SU CREADOR
Josef Ludwig Franz Ressel (29 de junio de 1793 - 9 de octubre de 1857)
fue un guardabosques e inventor checo-germano responsable del primer
prototipo funcional de hélice para propulsar barcos.
Ressel nació en Chrudim, Bohemia
(entonces parte del Imperio Austrohúngaro).
Su padre era un germano parlante mientras
que su madre era de origen checo. Tras
estudiar en Linz y Viena, la muerte de su padre
le hizo dejar el mundo académico para proveer
sustento a su familia. Trabajó para el gobierno
imperial como guarda forestal en Motovun,
Istria, donde había una importante producción
maderera para abastecer a los astilleros del
puerto de Trieste. Trabajó también en
Landstrass (Kostanjevica, en el curso del río
Krka en Carniola), donde probó por primera
vez una hélice como medio de propulsión (Fig Fig 2.1 Josef Ressel
2.2). Tras su traslado definitivo en 1821 a
Trieste, donde trató de introducir su invento
en la ruta que comunicaba el puerto con
Venecia, servido por un vapor de ruedas,
última tecnología de la época, que vio
ineficiente. Recibió una patente en 1827 y
dos años después, tras pruebas en un bote
fluvial, había modificado un barco a vapor
llamado Civetta (Fig 2.3), el cual zarpó el 4
de agosto de 1829 del puerto de Trieste y en
donde Ressel había montado una hélice
movida por una máquina de vapor. El barco,
llevando 40 personas a bordo, llegó a
alcanzar 6 nudos. La prueba no pudo
continuar al romperse la máquina de vapor.
El fracaso hizo que las autoridades
prohibieran próximos experimentos. Tras Fig 2.2 Hélice creada por Josef
Ressel, aplicada al Civetta
confiar algunos de sus diseños a un hombre
de negocios francés, sufrió un plagio que le condujo a varios años de
reclamaciones jurídicas. Ya en 1804 el estadounidense John Fitch había
realizado una hélice propulsora sin éxito. En 1836, era el inglés Francis Pettit
Smith quien probaba un prototipo similar. En 1839 se realizó la primera travesía
transatlántica basándose en la hélice de Ressel mejorada por el sueco John
Ericsson. Para 1880 los avances en hélices se habían estabilizado.
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8. UTN – FRBA Serafini Claudio Daniel
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Ressel fue también inventor de sistemas neumáticos y de impresión,
recibiendo varias patentes más a lo largo de su vida.
Murió en Liubliana, siendo enterrado en el Cementerio de San Cristóbal,
en el distrito de Bežigrad.
Fig 2.3 Civetta
JOHN ERICSSON, QUIEN LA PERFECCIONÓ (31 de julio de 1803 - †
8 de marzo de 1889)
Fue un ingeniero e inventor sueco, nacido en la ciudad de
Långbanshyttan, en la provincia de Värmland.
Comenzó a desarrollar un sistema de propulsión para barcos impulsados
a vapor y reemplazar la rueda de paletas por el que sería su invento más
conocido, la hélice naval, la cual patentó en 1836. La hélice naval llamó la
atención del cónsul de Estados Unidos en Liverpool, Francis B. Ogden, que
decidió invertir en este proyecto, financiando la construcción de una pequeña
embarcación impulsada por la hélice naval. En 1837 la embarcación realizó una
exitosa prueba en el Támesis, llamando mucho la atención del público, pero
despertando nulo interés entre autoridades e inversionistas.
John mejoró el diseño de la nave con dos hélices que se movían en
diversas direcciones. Sin embargo, el Almirantazgo Británico rechazó el
invento. Este rechazo lo condujo a un contacto con el capitán de la Armada de
los Estados Unidos Robert F. Stockton, que conocía el propulsor vapor
diseñado por Ericsson y le sugirió que llevara su invención a los Estados
Unidos de América, donde sería bien recibido.
Ericsson se mudó a Nueva York en 1839. El plan de Stockton consistía
en que Ericsson supervisara el desarrollo de una nueva clase de fragata,
mientras Stockton usaba sus conexiones políticas para conseguir recursos
económicos. Finalmente, tras la elección del presidente John Tyler, los fondos
fueron asignados para desarrollar un nuevo diseño. Desafortunadamente,
recibieron solamente el financiamiento para un velero de 700 toneladas en
lugar de una fragata. El velero de guerra se convirtió en el USS Princeton (Fig
2.4), nombrado así por la ciudad natal de Stockton.
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Hicieron falta casi tres años para terminar la nave, probablemente el
buque de guerra más avanzado de su época. Además de las hélices, fue
diseñada originalmente con un cañón de 12 pulgadas con un sistema mejorado
de carga, en una torreta giratoria. Otra innovación en el diseño de la nave
incluyó una chimenea plegable. La nave tuvo un enorme éxito desde su
presentación. El 20 de octubre el USS Princeton ganó una competición de
velocidad contra el barco de ruedas de paleta británico SS Great Western,
considerado hasta entonces como el más rápido barco a vapor.
Fig 2.4 USS Princeton.
A partir de 1875 se empiezan a publicar los primeros fundamentos
teóricos de los procedimientos para el proyecto de hélices. Dichos métodos
fueron evolucionando progresivamente e incorporando los desarrollos
realizados en el campo aeronáutico. En los últimos años se incorporan los
ordenadores en las tareas de diseño, lo que permite utilizar modelos
matemáticos cada vez más complejos para realizar el diseño de las hélices.
Ya, a mediados del siglo pasado, se realizan amplios trabajos de
investigación con la finalidad de poder explicar de forma más precisa los
fenómenos de interacción entre la hélice y el flujo que se desarrolla en la popa
del buque. Este conocimiento ha permitido conseguir mejoras significativas en
el comportamiento de la hélice en cavitación y en consecuencia en la reducción
de los niveles de ruidos y vibraciones a bordo.
En los últimos años se han desarrollado diversos dispositivos, así como
diseños de hélices no convencionales encaminados a mejorar el rendimiento
propulsivo del buque.
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10. UTN – FRBA Serafini Claudio Daniel
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FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento de la hélice se basa principalmente en la
tercera ley de Newton, el principio de acción y reacción. El cual
enuncia lo siguiente:
“Si un cuerpo actúa sobre otro con una fuerza (acción), éste reacciona contra
aquél con otra fuerza de igual valor y dirección, pero de sentido contrario (reacción)”.
Entonces, ¿cómo esta ley publicada en 1687 por Isaac Newton en su
obra “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, puede ser el “soporte” por
el cual se rigen las hélices?
La hélice cuando rota en el extremo de la línea de eje, produce una
fuerza que provoca un empuje hacia atrás del agua, y éste provoca una fuerza
en misma dirección pero en distinto sentido (hacia delante) que en
consecuencia, provoca el movimiento del navío.
Fig 3.2 Hélice en
funcionamiento
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
Fig 3.1 Hélice en
eficientemente trabajará. El problema radica en
funcionamiento conseguir un equilibrio entre este tamaño y la
capacidad del motor para hacerla rotar a su
régimen de trabajo idóneo.
CARACTERISTICAS PRINCIPALES
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11. UTN – FRBA Serafini Claudio Daniel
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TIPOS DE HELICES
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 de entre 3 y 6.
El argumento tradicional propone
que las hélices de 4 palas son para barcos
más lentos y las de 3 palas son más
adecuadas para barcos rápidos. Sin
embargo, el consumo de carburante, el
rendimiento y la aceleración en la
arrancada, también son parámetros a tener
en cuenta a la hora de elegir la mejor hélice
para el barco. Generalmente, en náutica de
recreo y pequeños motores de hasta pocos Fig 4.1 Hélice de 4 palas
cientos de caballos de fuerza se utilizan
hélices de 3 palas. Los grandes buques y
transatlánticos suelen utilizar hélices de 4
palas y viajan a velocidades importantes,
con velocidades de crucero entre los 20 y
30 nudos.
Pasar de 3 a 4 palas significa
aumentar la superficie de palas en contacto
con el agua y por tanto aumentar la
capacidad de desplazamiento de agua y el
empuje del motor. Pero para que el motor
trabaje mas eficientemente con más palas,
estas tendrán que tener un menor ángulo Fig 4.2 Hélice de 6 palas
de ataque o lo que también se conoce como el
paso de la hélice. Es decir para un mismo motor, una hélice de 4 palas debería
tener un paso menor para permitir que el motor pueda trabajar a las mismas
revoluciones que con una hélice de 3 palas. Las mejoras al utilizar una hélice
de 4 palas darán una mayor aceleración, un mejor tiempo de planeo, mejor
control del barco en velocidades bajas y medias, y en bastantes casos
ganancia en la eficiencia del combustible. Al aumentar la superficie de las palas
o el número de palas, mejora la capacidad de arrastre para grandes cargas, la
capacidad para navegar con mala mar y disminuir los fenómenos de ventilación
y de cavitación. Y todo ello a pesar de que en teoría, se disminuye el
rendimiento al aumentar el número de palas.
Cuantas más palas tenga la hélice, menos vibraciones tendrá el motor.
Una hélice de dos palas tendría en principio un gran rendimiento, pero
generaría muchas vibraciones y necesitaría girar a muchas rpms o tener un
gran paso para poder absorber la potencia entregada por el motor. Y al
aumentar el paso se pierde en aceleración, de modo que en el compromiso
final influyen muchos parámetros.
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12. UTN – FRBA Serafini Claudio Daniel
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TAMAÑO
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.
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. 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.
MATERIALES
Pueden ser de muchos tipos, entre ellos de aluminio, acero inoxidable,
bronce, o materiales compuestos. Las hélices en “composites” (son materiales
sintéticos que están mezclados heterogéneamente y que forman un
compuesto) 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 inoxidable 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.
Tabla 1 Comparación de los distintos materiales utilizados en la fabricación de hélices.
Costo de
Peso Flexibilidad Reparabilidad
fabricación
Composite Bajo Media No es posible Baja
Aluminio Medio Pequeña Fácil Media
Acero Inox Alto Baja Difícil Alto
Bronce Alto Baja Fácil Alto
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13. UTN – FRBA Serafini Claudio Daniel
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CAVITACIÓN
La cavitación o aspiración en
vacío es un efecto hidrodinámico
que se produce cuando el agua o
cualquier otro fluido en estado
líquido pasa a gran velocidad por
una arista afilada, produciendo una
descompresión del fluido. Puede
ocurrir que se alcance la presión de
vapor del líquido de tal forma que las
moléculas que lo componen
cambian inmediatamente a estado
de vapor, formándose burbujas las
cuales viajan a zonas de mayor
Fig 5.1 Daño por cavitación de una turbina.
presión e implotan (el vapor regresa al
estado líquido de manera súbita). Esto
produce una estela de gas (Fig 5.3) y un arranque de metal de la superficie en
la que se origina este fenómeno. La implosión causa ondas de presión que
viajan en el líquido. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden
chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la
misma, el material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión
(Fig 5.1 – Fig 5.2) que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se
convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco
de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran
cerca o en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas
ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a
presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie
sólida. El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones.
La cavitación es, en la mayoría de los casos, un suceso indeseable. En
dispositivos como hélices y bombas, la cavitación puede causar mucho ruido,
daño en los componentes y una pérdida de rendimiento.
Fig 5.2 Desgaste producido por la cavitación en un 13
rodete de una bomba centrífuga.
Fig 5.3 Efecto de cavitación.

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CLT (Contracted Loaded Tip)
Es un tipo especial de hélice diseñada por la empresa española
SISTEMAR que ha demostrado ahorros de consumo de combustible superiores
al 10% (Fig 6). La diferencia de las hélices convencionales con las CLT es que
en éstas últimas, en los extremos de las palas se sitúan unas placas de cierre
que permiten que exista una diferencia apreciable entre las presiones que
ejerce el agua sobre las caras de presión a popa y de succión a proa de la
hélice, en las proximidades de los extremos de las palas. Estas placas de cierre
impiden que se generen torbellinos de extremo de pala, lo que supone que las
fuerzas fluctuantes de presión son menores en las hélices CLT y en
consecuencia también son menores los niveles de ruidos y vibraciones a bordo.
Se demuestra teóricamente que, cuanto mayor es la diferencia de presiones en
ambas caras, mayor es el rendimiento de la hélice.
Las numerosas pruebas de mar realizadas con buques que tenían
instaladas hélices convencionales y posteriormente hélices CLT, arrojan las
siguientes ventajas comparativas de éstas últimas respecto de las primeras:
Tienen un mayor rendimiento propulsivo, lo que permite reducir la
potencia propulsora necesaria para alcanzar una determinada velocidad. Esto
se traduce en un importante ahorro de combustible, entre un 7 y un 12% menos
de consumo a igualdad de velocidad. Alternativamente, a igualdad de potencia
propulsora, las hélices CLT permiten aumentar la velocidad del buque entre 0,3
y 0,6 nudos. Los niveles de vibraciones excitadas sobre el casco por las hélices
CLT son considerablemente inferiores a los correspondientes de las hélices
convencionales, debido a la menor depresión en la cara pasiva de las palas,
con una extensión de cavitación mucho menor y menores fluctuaciones de
presión.
A igualdad de potencia propulsora, se obtiene una mejor respuesta del
buque a la acción del timón, y por consiguiente, mejores características de
maniobrabilidad, con círculos de evolución de menor radio y menor distancia de
frenado requerida.
Las hélices o palas CLT se han instalado en buques de todo tipo:
Quimiqueros, Bulkcarriers, Pesqueros de arrastre y de cerco, Ro-Ros, Crucero,
Yates, etc. accionadas por máquinas propulsoras que oscilan entre los 36.000
bhp a 90 rpm y los 300 bhp a 2.400 rpm.
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15. UTN – FRBA Serafini Claudio Daniel
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Fig 6 Hélice tipo CLT.
ARREGLO GENERAL DE LA LINEA DE EJE
CAJA REDUCTORA (EL COJINETE DE
EMPUJE SE ENCUENTRA INCORPORADO
EN SU INTERIOR)
MOTOR PRINCIPAL
EJE INTERMEDIO
HÉLICE EJE DE COLA
BIBLIOGRAFIA
• http://es.wikipedia.org/wiki/, 29/06/2010
• http://es.wikipedia.org/wiki/Barco, 29/06/2010
• http://es.wikipedia.org/wiki/Josef_Ressel , 01/07/2010
• http://maquinasdebarcos.blogspot.com/2009/03/la-helice-del-barco-
progresos.html, 01/07/2010
• http://es.wikipedia.org/wiki/John_Ericsson, 01/07/2010
• http://maquinasdebarcos.blogspot.com/2009/03/la-helice-del-barco-
progresos.html , 01/07/2010
• http://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3n , 04/07/2010
• Apuntes de la cátedra
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