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Hélice

Hélices
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de Cuba
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La hélice. Es un dispositivo formado por un conjunto de elementos denominados palas o álabes, 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.

¿Qué es una hélice?

Una hélice es un elemento que transforma la Energía mecánica que se genera en el motor en fuerza impulsora, que hace que el avión pueda avanzar hacia adelante al estar asida firmemente al eje del cigüeñal, el trabajo desarrollado por motor en sus explosiones es traducido en un movimiento giratorio de la propia hélice.

Este movimiento giratorio es de avance similar al que produce en una tuerca cuando la giramos en su espárrago. Si en este caso la fuerza se aplica con los dedos de la mano o con una llave, en el motor se consigue con las continuas subidas y bajadas del pistón. Este movimiento circular de avance es originado también por el propio diseño de la hélice ya que las palas tienen una forma especial que crean una corriente en chorro de aire hacia atrás. Como consecuencia de estos dos movimientos, el avión es impulsado hacia adelante, y lo será en mayor o menor medida según el tamaño y forma de la hélice, para un mismo motor.

La verificación de este movimiento de avance la podemos realizar con un ejercicio muy sencillo pero a la vez muy efectivo. Tome una hélice e introduzcamos un palito cilíndrico en su eje que quede encajado en uno de sus extremos. Si cogemos el palito entre las palmas enfrentadas de nuestras manos y deslizamos, rápidamente, una mano contra otra apretando fuertemente, veremos que la hélice sale impulsada de nuestras manos girando.

Elementos de una hélice

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Pala: se denomina pala de una hélice al brazo que, al girar, produce el movimiento impulsante. Aunque existen hélices de una sola pala, las hélices que más a menudo se utilizan son aquellas que están formadas por dos palas.

Cubo: es la parte central de la hélice en donde está practicado el agujero para fijación en el eje del motor. Es también la base de fijación de las palas. Bordes: la hélice es un ala, por lo tanto tiene su borde de ataque (el de más curvatura) y su borde de salida. Radio: se denomina radio de una hélice a la distancia entre el centro de la hélice y el extremo de cada pala. Longitud o diámetro y paso: Son, sin duda, los términos más importantes de las hélices, hasta el punto de ser aquellos que nombramos cuando vamos a comprarlas en las tiendas especializadas. Comprar una hélice 25/15 o 10/6, si la pedimos en pulgadas, por ejemplo, significa comprar una hélice que tiene 25 cm. de diámetro y 15 cm. de paso. La primera medida, los 25 cm. indican la longitud de la hélice de punta a punta y la segunda, los 15 cm., indican lo que avanzaría hacia adelante la hélice, idealmente, en cada vuelta.

¿A que se llama paso de una hélice?

Paso de la hélice. Es la distancia del recorrido de una hélice hacia delante durante una revolución en vuelo.

Evidentemente, mover las hélices tiene un costo: la energía que se consume, energía que el motor tiene que ser capaz de producir. Se puede pensar que la mejor hélice para nuestros motores es la que tuviera mayor paso, porque con ella instalada avanzaría más nuestro avión. Sin embargo y como lógica contrapartida, cuanto mayor paso exista, existirá más rozamiento con el aire, porque a medida que aumenta el paso, la hélice se curva más.

Tipos de hélices

Las hélices se pueden clasificar en varios grupos en función del material con que están construidas, el número de palas que tienen y el sentido de giro:

En función del material

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Hélices de madera. Las hélices de madera son las hélices de siempre. Entre sus grandes cualidades merecen ser citadas el que son duras y compactas, que no flexan, que no vibran y que se construyen de una sola pieza. Entre las maderas más utilizadas citaremos el haya, arce, nogal, etc. Suelen ser muy estimadas en el campo de la competición. Tienen como inconveniente, por un lado que son bastante caras, sobre todo para grandes cilindradas en los que su aplicación es más que aconsejable. Por otro, que aguantan pocos golpes, por lo que no son aconsejables para los que están empezando o los que vuelan en terrenos peligrosos. El encarecimiento de estas hélices se justifica por el complejo proceso de selección de las maderas más adecuadas, el laborioso proceso de fabricación y el barnizado y el acabado.

Hélices materiales sintéticos como el nylon o el poliéster. Estas hélices se construyen a partir de moldes en los que se vierte, el material, que después se deja enfriar bajo presión. A pesar de que, sobre todo las hélices de nylon, flexan y vibran cuando están funcionando, principalmente en los cambios de revoluciones del motor, las hélices sintéticas hoy en día han desbancado a las de madera en el uso común, puesto que son más baratas y aguantan mejor los golpes contra el suelo. Tienen a su favor el presentar un excelente acabado en sus superficies exteriores.

Hélices metálicas. Su uso, además de no aconsejado, está prohibido.

En función del número de palas

Hélices monopalas. Son aquellas que tienen una sola pala. Para compensar el efecto de la ausencia de la masa de la pala que le falta, se suelen fabricar con una masa pequeña colocada en la raíz de la pala que le falta. Tienen su mejor aplicación en modelos de velocidad pura.

Hélices bipalas. Son hélices de dos palas y suelen ser las de uso más extendido por la sencillez de su uso y de su fabricación.

Hélices tripalas. Son hélices que tienen tres palas colocadas a 120 g entre sí. Confieren a los modelos un sonido y aspecto realísticos por lo que son muy utilizadas en el mundo de las maquetas.

Hélices de más de tres palas. Existen hélices de cuatro, cinco y más palas, pero su uso no está muy extendido debido a la poca variedad que tienen de tamaños y aplicaciones. Su uso queda reducido prácticamente al mundo de las maquetas.

En función del sentido de giro

Hélices de paso normal. Son aquellas que tienen construida las palas con el paso en función de la norma de giro del motor: Visto desde adelante, la, hélice gira en sentido contrario a las agujas del reloj. Son todas las hélices de uso común entre los Aeromodelistas.

Hélices de paso invertido. Son aquellas que se construyen con el paso al revés puesto que van a ser instaladas en motores que van a girar en sentido de las agujas del reloj. Se utilizan en motores que deben girar uno en sentido contrario del otro, para compensar el efecto del torque. Un ejemplo claro lo constituyen los bimotores.

En función de su movimiento

Hélices de paso variable. Son aquellas en las que el paso de la hélice no es fijo, es decir, poseen la particularidad de que cada pala de la hélice puede ser girada mecánicamente a través de un servo con lo que se posibilita el cambiar el paso en cualquier momento. Estas hélices han tenido su aplicación en la competición de acrobacia, pero hoy día se tiende al uso extensivo de hélices estándar de paso fijo adecuadas a cada aplicación, evitando mecánicas complejas y resultados muy selectivos.

Hélices replegables. pieza que define a la hélice como tal. Pero existen palas que se pueden montar/desmontar y también replegar como en el caso de algunos tipos de hélices para veleros, con la particularidad de que mientras el motor no gira, se recogen hacia atrás por el efecto vuelo del velero al penetrar en el viento así como modificar el paso de la hélice.

Hélices montables: Intencionadamente hemos puesto este nombre a un tipo de hélices que pueden montar sus palas entre sí mediante una pieza (cubo) metálica. Se facilita, de esta manera el proceso de fabricación y hélices tan prestigiosas como las APC disponen de dos tipos: uno para bipalas y otro para tripalas. El proceso de fabricación es muy complejo en este último caso, sobre todo en hélices de gran diámetro. Las hélices, también se pueden desmontar, pero su sentido es, principalmente, el descrito.

Importancia del centrado de una Hélice

Puesto que la hélice es un elemento que va a dar vueltas y que, normalmente tiene dos o más palas, estas han de tener la misma forma y peso para contrarrestar sus acciones. Efectivamente, si una de las palas de la hélice pesa más que otra, la cantidad de movimiento que produce será mayor y el motor acusará esta descompensación de fuerzas como un martilleo en sus partes más débiles: rodamientos del cigüeñal, casquillos de la biela, o la propia biela, que con el paso del tiempo irán ocasionando holguras, vibraciones y por último la propia rotura o gripaje de las mismas.

Esto que en una simple vuelta no parece tener importancia alguna, la adquiere con el uso, ya que el cigüeñal llega a acumular millones y millones de vueltas. Pensemos que en un vuelo normal de diez minutos, a una media de 10.000 rpm. El cigüeñal llegará a dar 100.000 vueltas.

Fuentes