El concepto convencional de hélices impone una restricción de tamaño del propulsor, por el límite de su radio a la distancia vertical hasta el fondo del cuerpo de popa, denominado bovedilla ó a la distancia vertical hasta la línea base, para que no sobresalga del buque.
Un proyecto de investigación europeo, el STREAMLINE, ha estudiado nueva configuración de hélices, que las sitúan más retrasadas del espejo de popa, de tal forma que pueden poseer un tamaño muy superior.
Configuración LPA
Hélices extra grandes LPA.
La denominadas “Hélices de Gran Área”, ó LPA (Large Area Propellers), propician nuevos diseños de hélices, pudiendo alcanzar mejores rendimientos, pero con los riesgos de aparición de problemas tales como golpes en la propia hélice, debido a que las palas sobresalen de la línea base del buque en el fondo, ó la aparición del denominado “Efecto de ventilación en la hélice”.
Hélice convencional
Proyecto STREAMLINE.
El Proyecto STREAMLINE, que fue englobado dentro del 7º Programa Marco de la UE relativo a Transporte Sostenible, ha sido liderado por Rolls Royce y participaron 21 socios: Canal de Experiencias Hidrodinámicas sueco (SSPA), Universidades, etc.
CFD. Campo de presiones en una pala
Ventajas: Mejora del rendimiento y evita la cavitación.
Mejorar el rendimiento de una hélice origina que para alcanzar una determinada velocidad, la potencia a instalar a bordo se reduce, y por tanto el consumo de combustible también.
El estudio ha usado como buque de referencia, la carena de un petrolero. Comparando los resultados en canal el concepto LAP y la configuración convencional, se demuestra que para alcanzar velocidades bajas (10 nudos), la reducción de potencia es del 6 %.
Sin embargo, a velocidades algo mayores (16 nudos), la reducción de potencia es muy importante: hasta un 17 %.
El Canal de Experiencias de Goteburgo (SSPA), informa que los resultados en el túnel de cavitación revelan que, el diseño de las LPA ensayadas, origina un reducido torbellino de extremo de palas.
Hélice en el Túnel de Cavitación. Fuente: Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo (CEHIPAR)
Problema: Riesgo de efecto de ventilación.
Sin ni siquiera aumentar el tamaño de la hélice, el hecho de situar la hélice a popa del buque, en lugar de debajo de él, la distancia de la hélice a la superficie de la flotación es un parámetro muy importante.
Si se sitúa la hélice demasiado cerca de la superficie, se puede producir el denominado “Efecto de ventilación”: el aire por encima de la superficie de la flotación es arrastrada por las palas de la hélice en rotación. Las consecuencias de este efecto son el aumento repentino de las revoluciones del motor y una posible pérdida de velocidad.
Los ensayos realizados por el Canal de Experiencias sueco han demostrado que en aguas tranquilas (sin olas), no existe problemas de ventilación debido a que el perfil de la ola que genera el propio barco hace que la hélice se sitúe en un máximo, y por tanto el efecto se podría clasificar incluso como positivo.
Sin embargo, en el canal de olas, se demostró que cuándo las condiciones meteorológicas de viento y olas son adversas, se producen variaciones de par y riesgo de ventilación.
Comparación de rendimientos propulsor
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