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Hélice
Breve descripción
Una Hélice es un dispositivo con un núcleo central y palas radiantes dispuestas con una inclinación (paso), formando una superficie helicoidal. Cuando gira, actúa como un tornillo en un fluido (aire o agua), creando una diferencia de presión entre las superficies delantera y trasera, lo que genera un empuje para empujar o tirar de un vehículo.
Uso / Función
- Propulsión Marina: Impulsar barcos, botes y submarinos a través del agua.
- Aviación: Generar empuje para aviones y sustentación para helicópteros (rotores).
- Ventiladores: Mover aire para enfriamiento o ventilación.
- Generación de Energía: A la inversa, actúa como una turbina (eólica o hidráulica) para extraer energía de un flujo de fluido.
Principio de funcionamiento
La hélice funciona basándose en el principio de Bernoulli y la tercera ley de Newton:
- Rotación: Un motor hace girar el núcleo de la hélice.
- Ángulo de Ataque: Las palas están dispuestas en un ángulo (paso) para que “muerdan” el fluido.
- Diferencia de Presión: Al moverse la pala, crea una presión más baja en un lado y más alta en el otro (sustentación/empuje).
- Intercambio de Momento: La hélice acelera una masa de fluido en una dirección, creando una fuerza igual y opuesta (empuje) sobre la hélice y el vehículo al que está unida.
Cómo crearla
- Nivel: Intermedio a Avanzado.
- Diseño: Las palas deben tener una sección transversal de perfil alar o hidrodinámico. El paso (ángulo) debería idealmente disminuir desde el núcleo hacia la punta para asegurar un empuje uniforme.
- Conformación: Se puede tallar en Madera, fundir en Bronce o Aluminio, o forjar en Acero.
- Equilibrado: Es crítico que la hélice esté perfectamente equilibrada; de lo contrario, la vibración a altas velocidades destruirá los rodamientos del motor.
Materiales necesarios
- Madera: Buena para hélices de aviones antiguos; fácil de tallar pero propensa a la intemperie y a rajarse.
- Bronce: Excelente para uso marino debido a su resistencia a la corrosión.
- Aluminio: Ligero y fuerte, estándar para aviones modernos.
- Acero: Utilizado para hélices marinas grandes y de uso pesado.
- Herramientas: Azuela o Cepillo de carpintero para madera, o equipo de fundición para metal.
Variantes y mejoras
- Paso Fijo: El tipo más simple, optimizado para una velocidad específica.
- Paso Variable: Permite cambiar el ángulo de las palas durante el funcionamiento para mantener la eficiencia a diferentes velocidades.
- Contrarrotación: Dos hélices en el mismo eje que giran en direcciones opuestas para cancelar el par motor y aumentar la eficiencia.
- Hélice Entubada (Tobera Kort): Una hélice dentro de un carenado para aumentar la eficiencia a bajas velocidades.
Límites y riesgos
- Cavitación (Agua): A altas velocidades, la baja presión en la parte posterior de la pala puede hacer que el agua hierva, creando burbujas que colapsan y dañan el metal.
- Vibración: Un equilibrio inadecuado o daños en una pala causan un estrés mecánico severo.
- Seguridad: Las palas giratorias son extremadamente peligrosas para cualquier cosa que esté cerca.