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Hélices



Hélices
En 1776 la embarcación sumergida Turtle, ideada para hundir barcos de guerra, era impulsada por dos tornillos manuales. El tornillo de Arquímedes fue profusamente utilizado desde la antigüedad para elevar agua de riego y para extraerla de explotaciones mineras. En 1785 el inglés Joseph Bramah patenta una hélice de 16 aspas para propulsión de barcos. En 1803 el estadounidense John Stevens desarrolla la aplicación de la máquina de vapor a una transmisión con hélices. Junto con Marc Isambard Brunel realizó experiencias ajustando componentes y disposiciones de elementos. Acoplaron dos hélices de cuatro aspas a una caldera monocilindro para remontar el Passaic River. La máquina y sus hélices se conservan en el Science Museum de Londres. Las ruedas de paletas se adaptaban de una forma más fácil a la escasa presión obtenida por los primitivos motores de la época. En 1804 Stevens establece algunos principios fundamentales para futuras construcciones con una caldera de varios tubos, vapor a alta presión y una hélice. Fulton utiliza ruedas de paletas en sus embarcaciones. En 1836 el ingeniero de origen sueco John Ericson patenta una hélice. El francés Dallery y el austriaco Russel trabajan con diseños de resultados poco satisfactorios. En 1837 el sistema de Ericsson es aplicado con buenes resultados en el remolcador Francis-Ogden. Su diseño de dos hélices consigue unas buenas prestaciones cuya utilidad práctica queda a la vista de todos. En 1838 la Compañía de propulsión por vapor, fundada por los ingleses Smith y Rennie, comienza a construir el Arquímedes. Se trata de un vapor de gran tamaño cuyo diseño se van adaptando a las mejoras técnicas logradas entre 1838 y 1839.

Funcionamiento:
Las palas de las hélices giran alrededor del eje de un árbol de transmisión casi horizontal, de forma que la potencia se utiliza continuamente. Estas palas están dispuestas según un determinado ángulo de incidencia respecto al agua, de manera que impulsan la nave hacia delante con un movimiento semejante al de un tornillo. Completamente sumergida y no sujeta a la influencia de las olas y de los movimientos de la nave, proporciona un empuje regular en todas las circunstancias. Las hélices pueden estar formadas por dos, tres, cuatro o más palas, según el tipo de embarcación al que vayan destinadas. Las naves grandes tienen a menudo dos hélices o incluso cuatro que aumentan la velocidad y maniobrabilidad. En la fase de diseño, las hélices situadas en parejas deben contrarrestar el efecto que cada una produce sobre la otra. Los transbordadores van provistos de un conjuto de hélices a cada extremo con lo que se elimina la necesidad de tener que virar para invertir la dirección de navegación.

Aplicación:
En 1843 Islambard K. Brunel (hijo de Marc) comienza a construir el primer vapor transatlántico de hélice, el Great Britain, de 98 metros de largo. En 1845 El Great Britain es el primer vapor de hélice que cruza el Atlántico. Ese año las competiciones entre el Alecto (paletas) y el Rattle demuestran la mayor potencia de las hélices. En 1862 el China es el primer barco de hélice construido para la Cunard. En 1864 se retira del servicio el vapor de paletas Arabia, último transatlántico Cunard con casco de madera. En 1883 Mark Twain describe su vida como piloto fluvial en Vida en el Misisipi. Dejó una perdurable descripción de las embarcaciones especiales con rueda de paletas. En 1887 el diseño del submarino de Peral tiene dos hélices que se unen al casco por dos largos ejes exteriores. Las formas de las hélices estuvieron sometidas a un continuo proceso de ajuste y mejora para remediar los inconvenientes del fenómeno físico de la cavitación.

En 1905 un equipo de Graham Bell probó con el hidrodeslizador patito feo distintos diseños de hélices y motores. Los motores se situaban muy por encima del casco y las hélices buscaban aprovechar la mucho menor resistencia que ofrece el aire. Hacia 1970 la US Navy desarrolla las hélices supercavitantes para conseguir aumentar la velocidad de desplazamiento. Explotan la formación de una depresión en torno de las palas. Consiguen aprovechar la bolsa de vapor creada por el remolino de la hélice. Para disminuir al mínimo las vibraciones que afectan al confort de pasajeros las hélices de los cruceros modernos son impulsadas por motores eléctricos. Los aerodeslizadores modernos prescinden del uso de hélices. El Great Britain, catamarán que ganó la Cinta Azul en 1990, está impulsado por dos chorros de agua. Su novedoso diseño obtiene la potencia de cuatro motores diesel Ruston. Cada motor produce 5.000 caballos a 750 rpm y su transmisión no emplea caja de cambios.


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