En propulsión marina , una hélice de paso variable es un tipo de hélice con palas que se pueden girar alrededor de su eje longitudinal para cambiar el paso de las palas . Las hélices reversibles (aquellas en las que el paso se puede configurar en valores negativos) también pueden crear empuje inverso para frenar o ir hacia atrás sin necesidad de cambiar la dirección de revolución del eje.
Una hélice de paso controlable (CPP) puede ser eficiente para todo el rango de velocidades de rotación y condiciones de carga, ya que su paso variará para absorber la máxima potencia que el motor es capaz de producir. Cuando está completamente cargada, una embarcación necesitará más potencia de propulsión que cuando está vacía. Al variar las palas de la hélice al paso óptimo, se puede obtener una mayor eficiencia, ahorrando así combustible. Una embarcación con una VPP puede acelerar más rápido desde parado y puede desacelerar de manera mucho más efectiva, lo que hace que detenerse sea más rápido y seguro. Una CPP también puede mejorar la maniobrabilidad de la embarcación al dirigir un flujo de agua más fuerte hacia el timón. [1]
Sin embargo, una hélice de paso fijo (FPP) es más barata y más robusta que una CPP. Además, una FPP suele ser más eficiente que una CPP para una única velocidad de rotación y condición de carga específicas. En consecuencia, los buques que normalmente operan a una velocidad estándar (como los grandes graneleros, petroleros y portacontenedores ) tendrán una FPP optimizada para esa velocidad. En el otro extremo, una embarcación estrecha de canal tendrá una FPP por dos razones: la velocidad está limitada a 4 mph (para proteger la orilla del canal) y la hélice debe ser robusta (cuando se encuentra con obstáculos submarinos).
Los buques con motores diésel o de gasolina de velocidad media o alta utilizan un engranaje reductor para reducir la velocidad de salida del motor a una velocidad óptima de la hélice, aunque los grandes diésel de baja velocidad, cuyas RPM de crucero están en el rango de 80 a 120, suelen tener transmisión directa con motores de inversión directa. Mientras que un buque equipado con FPP necesita un engranaje inversor o un motor reversible para dar marcha atrás, un buque CPP puede no necesitarlo. En un buque grande, el CPP requiere un sistema hidráulico para controlar la posición de las palas. En comparación con un FPP, un CPP es más eficiente en marcha atrás, ya que los bordes de ataque de las palas permanecen como tales también en marcha atrás, de modo que la forma de la sección transversal hidrodinámica es óptima para la propulsión hacia adelante y satisfactoria para las operaciones en marcha atrás.
A mediados de los años 70, el astillero Uljanik de Yugoslavia fabricó cuatro superveleros con propulsión a chorro (CPP) –un petrolero y tres transportadores de mineral y petróleo–, cada uno de ellos propulsado por dos motores diésel B & W de 20.000 CV que impulsaban directamente hélices de paso variable Kamewa. Debido al elevado coste de construcción, ninguno de estos buques generó beneficios a lo largo de su vida útil. Para estos buques, habrían sido más adecuadas las hélices fijas de paso variable. [2]
Las hélices de paso variable se encuentran generalmente en remolcadores, dragas , cruceros , transbordadores , buques de carga y buques pesqueros de mayor tamaño que navegan por puertos o en alta mar. Antes del desarrollo de las CPP, algunos buques alternaban entre hélices de "rueda de velocidad" y de "rueda de potencia" según la tarea. [ cita requerida ] Los diseños actuales de VPP pueden tolerar una potencia máxima de 44000 kW (60.000 hp).
Un velero o un velero a motor, cuando navega solo a vela, se beneficiará de una menor resistencia al avance y, al igual que una hélice aeronáutica, una VPP marina puede "envainarse" para ofrecer la menor resistencia al agua cuando se navega sin utilizar la potencia. Una VPP es particularmente útil cuando se navega a motor (es decir, cuando se navega tanto a motor como a vela), ya que la VPP se puede engrosar para incorporar el componente del viento. Si la hélice permaneciera en la configuración "normal", sería demasiado fina y el motor proporcionaría poca contribución útil; pero al engrosar la hélice, el motor proporciona un empuje útil, lo que da como resultado una mayor velocidad pero un menor consumo de combustible debido a la resistencia del componente de navegación.