LA HELICE ADECUADA

PRIMERO HAY QUE ESPLICAR LO QUE SIGNIFICAN LOS NUMEROS DE LA HELICE.

POR EJEMPLO TOMEMOS UNA HELICE 12X9 PARA MOTOR 0,61. EL 12 ES DIAMETRO EN PULGADAS DE LA HELICE Y DETERMINA EL EMPUJE DEL MOTOR, EL 9 ES EL PITCH O LANZADA DE LA HELICE,TEORICAMENTE ES LA DISTANCIA QUE RECORRE LA HELICE EN UNA REVOLUCION EN ESTE CASO SERIAN 9 PULGADAS.

SIMPLEMENTE A MAYOR PITCH O TIRADA DE LA HELICE HAY MAYOR VELOCIDAD,Y A MAYOR DIAMETRO DE LA HELICE HAY MAYOR EMPUJE.

SI SE AUMENTA EL DIAMETRO SIN REDUCIR EL PITCH SE TENDRIA MUCHA HELICE PARA EL MOTOR ,GENERANDO MENOS REVOLUCIONES,MENOR DESEMPEÑO Y SOBRECALENTAMIENTO, LO MISMO OCURRIRIA SI SE INCREMENTA EL PITCH Y NO SE DISMINUYE EL DIAMETRO.

HAGAMOS PUES EL EJEMPLO. TIENES UNA HELICE 12X9 EN EL MOTOR Y DESEAS PONERLE UNA 13 QUE PITCH NECESITAS?

MULTIPLICAS EL DIAMETRO X PITCH= FACTOR DE CARGA DE LA HELICE (FCH)

FCH FACTOR DE CARGA DE LA HELICE LO DIVIDES POR EL DIAMETRO DE LA HELICE QUE DESEAS.

FCH= 12x9= 108

FCH/13= 108/13= 8.3 POR LO TANTO NECESITAS UNA HELICE 13x8

ENTENDIO O NO, MUY FACIL HABLAMOS JUAN

PD SI LO PUBLICAS EN LA PAGINA MAS ORGANIZADO CLARO ME DAS EL CREDITO.

L A  H É L I C E

LA HÉLICE, como otros muchos elementos de nuestros aeromodelos, representa para la gran mayoría de los aficionados algo que se compra y que se le pone al motor como si su misión estuviera perfectamente controlada al venir de un fabricante fiable. Y estoy convencido de que el respeto que merece es más por el posible golpe que puede darnos, que por el rendimiento en vuelo, que por desconocimiento no sabemos obtener, al equiparla en el motor de nuestro modelo.

Es más, en muchas ocasiones culpamos a la bujía, al combustible o al fabricante del motor, de ser el responsable, de que nuestro avión no tire como quisiéramos. En muchas ocasiones la culpa puede ser debida simplemente al uso de una hélice inadecuada. He creído interesante realizar un trabajo sobre hélices dividiéndolo en dos partes, con el fin de profundizar en su problema, procurando evitar términos o concepto excesivamente engorrosos.

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

Para describir lo que es en esencia una hélice nos serviremos de la figura 1 en la que podemos encontrar los siguientes elementos:

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.

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.

FISICA DE LA HÉLICE

Estableciendo un símil, se podría afirmar que una hélice sin paso sería aquella que tuviera sus palas completamente planas y por tanto perpendiculares al eje de giro, y una hélice con máximo paso sería aquella que tuviera sus palas que paralelas al eje de giro. En el primer caso la hélice consumiría muy poca energía del motor, pero en el segundo consumiría una energía enorme.

Si tomamos una hélice entre nuestras manos observaremos que no es plana sino que esta torsionada. Porqué razón? La hélice es, en realidad, muy parecida al ala de un avión, puesto que tiene un perfil aerodinámico. Mejor dicho, cada pala esta formada desde el cubo hasta la punta por una serie sucesiva de perfiles.

Efectivamente, si tomamos una hélice y le realizamos varios cortes como los A, B,C,D,E o F de la figura 2, en la cual hemos representado una hélice Master Airscrew que ha sido cortada para este artículo, veremos que en cada sección existe un perfil aerodinámico diferente y que el ángulo de incidencia y espesor del mismo es tanto mayor cuanto más nos aproximemos al eje de la hélice. El ojo de un observador situado perpendicularmente al diámetro de la hélice vería cada una de las secciones como las que se han dibujado en la parte derecha de la figura 2.

Representando una cualquiera de estas secciones, en la Figura 3..

....podemos ver la fuerza resultante que se genera en el centro de presión del perfil, como consecuencia de las dos fuerzas que surgen por la acción del aire sobre el perfil: una paralela al eje de la hélice, que se denomina empuje y otra, perpendicular al eje de la hélice que se denomina arrastre. El empuje final de la hélice es el resultado de la suma de los empujes originados en cada uno de los puntos de la hélice, como muestra la figura 4.

Como ya se ha reflejado anteriormente, la hélice produce un movimiento helicoidal. Efectivamente, cuando la hélice gira y avanza en el aire cada partícula de cada sección describe una trayectoria helicoidal. Observad la figura 5.

Ese desplazamiento de avance se reconoce con el nombre de paso, y equivale a la distancia que avanza una partícula en cada vuelta.

Existen dos tipos de pasos: el paso teórico, es decir, aquella distancia que avanzaría la sección de la hélice si el medio en el que incide fuera ideal, es decir, sin que hubiera resistencia alguna al avance del avión; y el paso real, que es el anterior menos el resbalamiento, entendiendo como resbalamiento lo que deja de avanzar la hélice por efecto de la resistencia que opone la superficie del avión en el aire por el efecto del propio diseño del aparato y de su peso. Dicho de otra manera:

PR=PT – R

Donde «PR» es el paso real, «PT» es el paso teórico y «R» es el resbalamiento. Para entender un poco mejor porqué está torsionada una hélice, se suele utilizar una figura comparativa para ver «en el plano» lo que acabamos de describir. Efectivamente, es posible proyectar sobre un plano ese recorrido helicoidal de cualquier partícula «P» de esa sección. En las Figuras 5 b y 5 c se ha extendido ese cilindro resultante, de tal manera que la distancia «PA» es la longitud de la circunferencia base, es decir, 2 m r, o lo que es lo mismo, 6,28 por el radio; «AB» es el paso; y «PB» la trayectoria helicoidal que al proyectarla sobre el plano es una línea recta de longitud «PB».

Como en cada una de las secciones A, B, C, etc., varía la distancia a la que se encuentra cada sección con respecto al eje de la hélice, es decir, el radio de cada sección, el ángulo de incidencia o de calado de cada uno de los perfiles de esas secciones será diferente. Precisamente es de mayor incidencia a medida que nos vamos aproximando al centro y de menor a medida que nos aproximamos a la punta de la pala, tal y como se había afirmado al comienzo de este capítulo. El ángulo «a» es mayor que el «b», este mayor que el «c», este mayor que el «d», y así sucesivamente (ver de nuevo la figura 2). El paso es también diferente en cada una de esas secciones. Es preciso reflejar que el valor del paso especificado en una hélice comercial es el que posee la hélice al 70% de su radio.

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, como vemos a continuación.

En función del material:

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 la 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:

Como tales recogemos en este apartado dos a dos tipos particulares de hélices:

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 (fig 7): 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 (fig. 8):

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.

LA IMPORTANCIA DEL CENTRADO DE UNA HÉLICE

Este equilibrador se puede adquirir en tiendas especializadas por unas 20 U$ Su precisión garantiza un perfectoequilibrado de las hélices.

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 su 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.

Debemos extremar el cuidado para que nuestras hélices estén perfectamente centradas. Os preguntaréis porqué los fabricantes no las entregan perfectamente centradas. Pues sencillamente porque el precio se incrementaría considerablemente. A pesar de que las hélices de fabricantes consagrados como APC, Robbe, Master Airscrew, J Zingler, etc., presentan un buen acabado, no se puede decir lo mismo de otras, que, además, por sus bajos precios, son muy usadas por quienes empiezan. Todas requieren ser centradas, algunas en gran medida.

Es una operación rápida y sencilla que no nos llevará más de unos minutos. Primero quitaremos las posibles rebabas que puedan traer de fabricación en sus bordes. Una simple cuchilla o lija puede servir. Después verificaremos con una regla milimetrada, o mejor con un calibre, que las palas tienen exacta- mente la misma longitud. A continuación verificaremos que cada pala pesa lo mismo. Para ello utilizaremos, si nos es posible, alguno de los equilibradores comerciales que existen en el mercado.

Los diseños son muy variados pero todos ellos buscan dejar suspendida la hélice con el mínimo contacto entre los apoyos al efectuar la prueba de equili- brio. Una de las soluciones más emple- adas consiste en apoyar el eje de la hélice entre dos ruedas, como en la figura 9.

La sofisticación llega a tal extremo que podemos encontrar un equilibrador magnético de la casa Top Flite en el que el eje solo toca en un extremo del soporte. El otro extremo queda en el aire sostenido por el efecto magnético del otro soporte (fig. 10).

Entre los equilibradores comerciales más extendidos se encuentra el «Tru- Spin Prop Balancer» de Du-Bro (ver foto), formado por un eje que lleva dos conos de acople para el agujero del cubo de la hélice. Una vez cogida la hélice con este eje se apoyará en dos ruedas que van embutidas en dos soportes.

Estos pueden ser ajustados en altura mediante dos guías que se fijan sobre una plataforma que debe estar nivelada. La hélice debe mantenerse paralela al suelo para estar bien equilibrada. Si cae de una pala, es preciso quitarle peso, para lo cual lijaremos poco a poco su borde de ataque hasta conseguir el equilibrio perfecto. Si uno es un manitas y no desea gastar plata puede construirse el suyo propio con un eje metálico (tubo de latón, de aluminio...) que quepa exactamente en el agujero de la hélice. Como apoyo pueden servir dos cuchillas con sus cantos a 0 grados embutidas en dos soportes de madera para salvar la altura de la pala de la hélice más grande a equilibrar.