Hélice: qué es, cómo funciona, tipos y aplicaciones

Descubre qué es una hélice, cómo funciona, sus tipos y aplicaciones en aviación y náutica. Explicación clara y ejemplos prácticos.

Una hélice hace que un avión, un barco o un submarino en el agua o en el aire se desplace haciendo un gran viento o una fuerte corriente. Para ello, hace girar dos o más alas muy rápidamente. Las palas de una hélice actúan como alas giratorias y producen fuerza mediante la aplicación tanto del principio de Bernoulli como de la tercera ley de Newton, generando una diferencia de presión entre las superficies delantera y trasera de las palas con forma de ala.

¿Qué es una hélice y para qué sirve?

Una hélice es un dispositivo compuesto por una serie de palas fijadas a un eje que giran para convertir la potencia de un motor en empuje (o tracción). Su propósito principal es desplazar un medio (aire o agua) hacia atrás, lo que, por reacción, impulsa el vehículo hacia adelante. Además de propulsión, hélices se usan para generar flujo en ventilación, bombas y turbinas.

¿Cómo funciona?

• Perfil aerodinámico/hidrodinámico: cada pala tiene una sección con forma de ala. Al girar, genera una diferencia de presiones entre las caras, produciendo sustentación en la dirección axial que llamamos empuje.
• Ángulo de paso y ángulo de ataque: el paso es la inclinación de la pala; determina cuánto volumen de fluido desplaza por revolución. El ángulo de ataque relativo entre la pala y el flujo determina la fuerza y la eficiencia.
• Tercera ley de Newton: al acelerar el fluido hacia atrás, la hélice recibe una fuerza hacia adelante (reacción).
• Régimen operativo: la eficiencia cambia con la velocidad de rotación, la velocidad del vehículo y la densidad del medio (aire vs. agua).
• Pérdidas y fenómenos: en agua puede aparecer cavitación (burbujas que colapsan y dañan palas), y en aire ruido por turbulencias y estelas.

Tipos de hélices

• Por medio: hélices aeronáuticas (aviones, drones) y hélices marinas (barcos, submarinos).
• Por paso: fijo (simple y ligero), variable o controlable (permite cambiar el paso en operación para optimizar eficiencia) y reversible (cambia el empuje para marcha atrás).
• Por configuración: monoplana (una fila de palas), contra-rotante (dos hélices en ejes coaxiales girando en sentido opuesto para mayor eficiencia y menor torsión), ducted o con tobera (ej. hélice con carcasa tipo Kort para mayor empuje a bajas velocidades).
• Número de palas: de 2 a varias. Más palas aumentan empuje y suavidad pero pueden reducir eficiencia y aumentar resistencia.

Aplicaciones principales

• Aviación: propulsión en aviones de hélice (pistón, turbohélice), hélices de drones y sistemas auxiliares.
• Naval: propulsión de embarcaciones y submarinos; hélices de maniobra y azimutales.
• Industrial: ventiladores, compresores, bombas centrífugas (rotor/paletas) y mezcladores.
• Energía: en turbinas hidráulicas o eólicas las palas convierten energía del fluido en movimiento rotativo (inverso al de propulsión).
• Especiales: hélices para vehículos amphibios, propulsores de maniobra (thrusters) y hélices sumergibles para ROVs.

Componentes y parámetros clave

• Diámetro: distancia máxima entre extremos de palas; mayor diámetro suele dar más empuje a baja velocidad.
• Paso (pitch): relativo al avance teórico por revolución; paso fijo vs variable.
• Número y forma de palas: afectan empuje, cavitación y vibraciones.
• Material: latón, bronce, acero, aluminio o composites (fibras de vidrio/carbono) según resistencia, peso y corrosión.
• Relación potencia-masa y eficiencia propulsiva: indicadores de desempeño para diseñar o seleccionar una hélice adecuada.

Materiales y mantenimiento

Las hélices marinas requieren protección contra la corrosión, erosión, impacto y fouling (incrustaciones). Las aeronáuticas priorizan ligereza y resistencia a la fatiga. El mantenimiento incluye inspección de palas, corrección de deformaciones, equilibrado dinámico y reemplazo cuando haya daños por cavitación o golpes.

Problemas comunes y cómo mitigarlos

• Cavitación: reducir revoluciones, cambiar diseño (más área), o usar hélices con paso diferente; evitar superficies dañadas.
• Vibraciones y ruido: equilibrado, selección del número de palas y optimización del perfil.
• Pérdida de eficiencia: limpiar incrustaciones, reparar erosión y revisar el ajuste del paso.

Selección y diseño

Elegir una hélice implica equilibrar velocidad deseada, carga del motor, medio (densidad) y condiciones de operación. Los diseñadores usan curvas de potencia, ensayos en bancos y pruebas en túneles/canales para optimizar diámetro, número de palas y paso para maximizar eficiencia y minimizar problemas como cavitación o ruido.

Resumen

La hélice es un elemento esencial de propulsión que transforma potencia en empuje mediante palas con perfil alar. Su diseño y elección influyen directamente en la eficiencia, el ruido y la durabilidad del sistema. Comprender parámetros como diámetro, paso, número de palas y materiales permite seleccionar la hélice adecuada para cada aplicación, desde un dron hasta un gran buque.

Búsqueda por letra