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Método de la hélice de Crouch. De como calcular el diámetro y paso de una hélice

Posted by jonkepa en enero 20, 2011

En este anexo se presenta un procedimiento para calcular el diámetro y el paso correctos de la hélice de una embarcación determinada con un determinado motor. Se basa en un método empírico y fórmulas desarrolladas por George Crouch, pero algunos procedimientos se han simplificado mediante la integración de fórmulas derivadas por Dave Gerr (Gerr, 1989). Los gráficos ayudan a evaluar rápidamente un diseño determinado de una hélice existente o propuesta, pero no sirven para hacer un diseño detallado. Su aplicación se limita a las hélices de tres palas, de sección ojival (cara anterior plana con una curva simétrica en el dorso) y una razón del ancho medio de las palas de 0,33.

Para realizar un control preliminar de la hélice sólo se requiere información básica sobre la instalación y la embarcación, que se limita a lo siguiente:

  • las RPM operativas de la hélice;
  • las RPM de la hélice al MCR;
  • la velocidad de crucero necesaria;
  • la potencia en el eje de la hélice al MCR.

Estimación del paso de la hélice

En las figuras 17 y 18 del anexo se muestran gráficos para calcular el paso en función de la velocidad de la embarcación y las RPMde la hélice. Las dos figuras presentan la misma información pero a diferentes RPM. Los gráficos comprenden una corrección para dar cuenta del retroceso, que se puede calcular como una función de la velocidad de la embarcación (para más de talles, véase Gerr, 1989). Es muy importante que la velocidad de crucero necesaria refleje la potencia instalada y el tipo de embarcación (véanse la figura 4, y la sección relativa a los motores). Si se trata de una embarcación ya existente, según los gráficos de este anexo la velocidad de crucero debe ser la que alcanza efectivamente la embarcación.

Para leer los gráficos se debe encontrar en el eje horizontal el valor de las RPMcorrespondientes a las RPM de la hélice a velocidad de crucero. Luego se debe trazar una línea vertical hasta encontrar la curva correspondiente a la velocidad de crucero necesaria. Desde ese punto de intersección se traza una línea horizontal hasta llegar al eje de la izquierda, donde se puede leer el paso.

Supongamos que tenemos una embarcación de 15 m de eslora con un motor que alcanza una potencia máxima de 150 CV (en la hélice) a una velocidad del motor de 1 800 RPMcon una relación de transmisión de la caja reductora de 3:1.La velocidad de crucero deseada es de 8 nudos a una velocidad de rotación del motor de 1 650 RPM. Para leer la figura 7 se debe encontrar la velocidad de rotación de la hélice, 550 RPM (= 1 650 ÷ 3, debido a la relación de transmisión de la caja reductora). Desde ese punto se traza una línea vertical hasta alcanzar la curva de 8nudos. En la intersección se encuentra el paso, que se lee en el eje vertical y es de 31 pulgadas.

Estimación del diámetro de la hélice

El diámetro correcto de la hélice se calcula de una manera semejante al paso. Las figuras 19 y 20 muestran los gráficos de estimación del diámetro; sin embargo, en este caso se parte de las RPMde la hélice cuando el motor funciona a toda potencia. Se traza una línea vertical desde ese punto hasta alcanzar la curva correspondiente a la potencia de salida de la hélice en caballos de fuerza. El diámetro de la hélice se encuentra en el eje vertical a nivel de esa intersección.

En el caso presentado más arriba, el gráfico se lee comenzando por 600 RPM (= 1 800 RPM÷ 3);se traza una línea hasta alcanzar la curva de 150 CV. La intersección corresponde al diámetro, que en este caso es de 38 pulgadas.

Ajustes para hélices de dos y de cuatro palas

Para determinar el paso y el diámetro de una hélice de dos o de cuatro palas se sigue el procedimiento indicado más arriba y luego se multiplican los resultados por los factores indicados en el cuadro 11. En el ejemplo presentado más arriba de una hélice de cuatro palas, el paso es igual a 31 × 0,98 = 30,4 pulgadas, y el diámetro es igual a 38 × 0,94 = 35,7 pulgadas.

Si se quiere cambiar una hélice existente para tratar de reducir o de aumentar la carga del motor, las siguientes reglas generales pueden ser útiles:

CUADRO 11
Ajustes del paso y del diámetro para hélices de dos y de cuatro palas

Diámetro Paso
Hélice de dos palas 1,05 1,01
Hélice de cuatro palas 0,94 0,98

Fuente: Gerr, 1989.

  • 1 pulgada de diámetro absorbe el par de torsión de 2 a 3 pulgadas de paso.
  • 2 pulgadas de paso reducen la velocidad de rotación del motor en 450 RPM (muy aproximadamente).
  • Una hélice cuyo paso sea igual al diámetro no tiene nada de especial ni es necesariamente la mejor.
    Si las RPMde la hélice se reducen a la mitad y el diámetro se aumenta en una tercera parte, la eficiencia aumenta en una cuarta parte.
Fuente: Gerr, 1989 y Aegisson y Endal, 1992.

 

Figuras y gráficos:

Gráfico de paso de la hélice (400–1 500 RPM)

 

Gráfico de paso de la hélice (1 400–2 500 RPM)

 

Gráfico del diámetro de la hélice (400–1 500 RPM)

 

 

Gráfico del diámetro de la hélice (1 400–2 500 RPM)

Fuente: FAO

Gráfico y foto de Mundo SGM, donde hay un interesante artículo sobre hélices.


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Una respuesta hasta “Método de la hélice de Crouch. De como calcular el diámetro y paso de una hélice”

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: En este anexo se presenta un procedimiento para calcular el diámetro y el paso correctos de la hélice de una embarcación determinada con un determinado motor. Se basa en un método empírico y fórmulas desarrolladas por George …..

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