Hélice (dispositivo) para niños

La hélice es un aparato mecánico que tiene varias partes llamadas palas. Estas palas están unidas a un eje central. Cuando el eje gira, las palas se mueven en círculo, como un ventilador.

Las palas de una hélice no son planas, sino que tienen una forma curva especial. Esta forma hace que el aire o el agua se muevan de manera diferente a cada lado de la pala. Esto crea una diferencia de presión: en un lado, el fluido se mueve más rápido y tiene menos presión, y en el otro lado, se mueve más lento y tiene más presión. Esta diferencia de presión genera una fuerza que empuja la hélice hacia adelante. Esta fuerza es la que permite que barcos y aviones se muevan.

Las primeras ideas de hélices se vieron hace miles de años en los molinos de viento y agua. Hoy en día, con otros nombres como "rotor", "turbina" o "ventilador", las hélices se usan para muchas cosas. Por ejemplo, para enfriar cosas, mover líquidos o gases, producir electricidad, impulsar vehículos y hasta para crear efectos visuales.

Existen muchos tipos de hélices. Varían en tamaño, peso, número de palas, velocidad a la que giran y el ángulo de sus palas.

¿Cómo se inventó la hélice moderna?

En 1804, un inventor llamado John Fitch intentó crear una hélice para barcos, pero no tuvo éxito. El inventor de la primera hélice que funcionó bien para impulsar un barco fue Josef Ressel, de origen checo-germano. Él pidió la patente en Austria el 28 de noviembre de 1826, y se la dieron en 1827. Su idea era mejorar los barcos de vapor de su tiempo, que usaban grandes ruedas con paletas. La hélice de Ressel cambió para siempre la forma en que navegaban los barcos.

Ressel era guarda forestal y se inspiró en inventos antiguos. Por ejemplo, la rosca que usaban los egipcios para regar o el tornillo de Arquímedes (entre 287 y 212 a.C.) para subir líquidos o granos. Incluso Leonardo Da Vinci (1452-1519) dibujó diseños parecidos a tornillos para volar, que se parecen a la primera hélice de Ressel.

Tornillo de Arquímedes

Los primeros experimentos con hélices

Ressel sentía mucha curiosidad por el mar y los barcos. Estudió en Austria y trabajó en Eslovenia y Trieste. Observó que los barcos de vapor con ruedas de paletas, que eran la tecnología más avanzada de la época, a menudo fallaban y no eran muy eficientes. Pensó en cómo darles más fuerza y velocidad.

Primero, probó su idea en un pequeño bote de río. Instaló una hélice con forma de tornillo en la parte delantera, y la movía a mano.

Luego, decidió probarlo a lo grande. Puso un tornillo helicoidal en la parte trasera de un barco de vapor llamado "Civetta". Este barco pesaba 48 toneladas y, con la hélice, se movió mucho más rápido. Sin embargo, el motor de vapor explotó cuando el barco alcanzó una velocidad de seis nudos (unos 11 kilómetros por hora). Este problema hizo que sus ideas no fueran aceptadas en su país. Después, algunos de sus diseños fueron copiados por un hombre de negocios francés, y así su idea llegó a otros diseñadores de barcos.

Hélice de Arquímedes instalada en la popa del barco

El éxito de la hélice en los barcos

En 1836, en Inglaterra, Sir Francis Pettit Smith probó un diseño similar al de Ressel y lo patentó en Gran Bretaña.

Por otro lado, en 1837, el sueco-estadounidense John Ericsson mejoró el diseño de Ressel. Probó su hélice en un bote de vapor de 15 metros en el río Támesis, que alcanzó 10 nudos (unos 18.5 kilómetros por hora). Pero no logró convencer a la Marina Británica para que usara su idea. Uno de sus errores fue poner la hélice en la parte delantera del barco, en lugar de la trasera.

Después de este rechazo, Ericsson construyó un segundo barco más grande con hélice, el Robert F. Stockton. Este barco fue el primero de su tipo en cruzar el Océano Atlántico en 1839, llegando a Estados Unidos. Gracias a esto, Ericsson se hizo famoso como el diseñador del USS Princeton (1843), el primer buque de guerra de la Marina de Estados Unidos impulsado por hélice.

Sir Francis Pettit Smith fue clave en el lanzamiento del SS Archimedes, un barco de vapor construido en Gran Bretaña. Fue el primer barco de vapor exitoso en usar una hélice de tipo tornillo.

El éxito de la hélice del SS Archimedes inspiró un cambio importante. El diseño del SS Great Britain, que era el transatlántico más grande de su época, se modificó para usar una hélice en lugar de ruedas de paletas. En 1845, este barco cruzó el Atlántico desde Liverpool hasta Nueva York en solo 14 días.

Gracias a este éxito, en 1845 la Marina Británica organizó una competencia. Dos barcos de vapor similares, el HMS Rattler (con hélice) y el HMS Alecto (con ruedas de paletas), se jalaron en direcciones opuestas. El HMS Rattler ganó la prueba de fuerza, arrastrando al HMS Alecto hacia atrás a una velocidad de 2.5 nudos (unos 4.6 kilómetros por hora). Fue entonces cuando la Marina Británica decidió adoptar las hélices en lugar de las ruedas de paletas.

La invención de la hélice fue un gran avance en el diseño de barcos. Para 1880, las mejoras en las hélices ya eran muy estables.

¿Para qué más se usan las hélices?

Hay hélices cuyas palas pueden cambiar su inclinación. Esto puede ser respecto al plano en que giran (llamado "paso") o respecto al eje de giro (llamado "paso cíclico"). Para lograr esto, se necesitan mecanismos bastante complejos.

En los motores de avión, la hélice también funciona como un volante de inercia (una pieza que ayuda a mantener el movimiento suave). En los aviones, las hélices pueden tener un paso fijo o variable. Las de paso variable pueden ajustar su ángulo automáticamente para mantener una velocidad constante.

Cuando una hélice de avión tiene paso variable, se puede controlar el ángulo de las palas con una palanca. Si un motor falla, se puede poner la hélice "en bandera", lo que significa que las palas se giran para ofrecer la menor resistencia al aire, como una bandera al viento. Esto ayuda a que el avión siga volando con menos dificultad.

En los barcos, es importante no instalar hélices con un número de palas que sea múltiplo o divisor del número de pistones del motor. Si esto ocurriera, las vibraciones del motor y de la hélice podrían unirse y causar daños.

Como ya se mencionó, la hélice produce una fuerza principal que la empuja en la dirección de su eje de giro. Pero también genera otras fuerzas más pequeñas que son perpendiculares a ese eje. Estas fuerzas pueden causar ciertos movimientos dependiendo de dónde esté montada la hélice y otros factores.

Astilleros Españoles, S.A. ha propuesto varias formas de mejorar el rendimiento de las hélices marinas. Esto puede llevar a que los barcos sean más rápidos o consuman menos combustible.

Galería de imágenes

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  Hélice de cinco palas de un buque de gran tonelaje

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  Hélice de un avión F4U Corsair

Véase también

En inglés: Propeller Facts for Kids

• Hélice levadiza
• Helicóptero
• Turbina
• Turbocompresor
• Ultraligero
• Ventilador
• Cavitación