Ventajas de las hélices CLT

El ahorro de energía es un objetivo prioritario en el diseño de las hélices propulsoras de los buques; el incremento del precio del combustible y las regulaciones cada vez más estrictas en términos de polución de aire y emisiones a la atmósfera requiere cada vez de diseños más eficientes. Al mismo tiempo, los requisitos sobre ruido radiado y la generación de vibraciones para reducir los efectos negativos sobre la vida marina y sobre la firma hidroacústica de los nuevos buques comerciales y militares se han convertido en un objetivo prioritario para las nuevas construcciones.

Las hélices CLT representan una oportunidad de incrementar el rendimiento, reducir el riesgo de cavitación (y en consecuencia el ruido radiado) sin utilizar soluciones propulsivas completamente distintas (tobera, hélices contrarrotativas, etc).

Las hélices CLT gracias a su mayor rendimiento permiten reducir el consumo de combustible, el nivel de emisiones y por tanto los índices EEDI (Energy Efficiency Design Index) y EEOI (Energy Efficiency Operational Index) sin requerir ninguna modificación en el proyecto de buque.

Las principales ventajas de las hélices CLT se pueden resumir de la siguiente manera:

1. MAYOR RENDIMIENTO
2. MAYOR VELOCIDAD DEL BUQUE
3. MENOR CONSUMO DE COMBUSTIBLE
4. REDUCCION EN LAS EMISIONES DE CO2
5. MAYOR AUTONOMIA
6. MEJORES CARACTERÍSTICAS DE MANIOBRABILIDAD
7. MENORES NIVELES DE RUIDOS Y VIBRACIONES
8. MENOR DIAMETRO OPTIMO
9. MUCHO MEJOR COMPORTAMIENTO PARA LAS PALAS CP EN CONDICIONES DISTINTAS A LAS DE DISEÑO
10. MAYOR VELOCIDAD DE INCEPCION DE LA CAVITACION
11. MAYOR MARGEN DE KT FRENTE A LA CAVITACIÓN EN CARA DE PRESION

La depresión en la cara de succión causada por una hélice CLT es mucho menor que para una hélice convencional equivalente, mientras que la sobrepresión en la cara de presión es mucho mayor.

La teoría demuestra que el rendimiento de propulsor aislado de la hélice aumenta con un aumento en el diferencial de presión entre la sobrepresión aguas abajo de la hélice y la succión aguas arriba. 

La caída de presión en la cara de succión de las hélices CLT es menor que para la hélice convencional equivalente y por lo tanto la extensión de la cavitación desarrollada en la cara de succión es menor y también son menores las fuerzas de presión que una hélice CLT ejerce sobre la estructura de la zona de popa del buque. Además, las hélices CLT tienden a reducir la intensidad del vórtice de extremo de pala debido a la existencia de placas de cierre. 

La combinación de estas circunstancias significa que las fuerzas de presión ejercidas por una hélice CLT sobre la estructura de popa son de menor magnitud que las de las hélices convencionales, y por lo tanto las vibraciones inducidas de casco y los niveles de ruidos a bordo son menores. El ruido radiado al mar es también menor para las hélices CLT. 

Como el área de las palas de la hélice CLT se utiliza más eficazmente para suministrar empuje, el diámetro óptimo es menor que para una hélice convencional equivalente.

Las hélices CLT ofrecen mayor rendimiento, lo que permite conseguir ahorros de combustible a velocidad del buque constante o alternativamente, aumentar la velocidad del buque con un consumo de combustible determinado.

Los arrastreros y remolcadores alcanzan un aumento en la fuerza de tiro.

La sobrepresión aguas abajo producida por la hélice CLT es mayor que para una hélice convencional equivalente. Esta aumenta la presión sobre el timón y por lo tanto mejora la respuesta del buque a la acción del timón, dando lugar a una importante reducción del  círculo de evolución para un determinado ángulo del timón; una reducción del tiempo y la distancia requeridos para parar el buque en la maniobra de crash stop y una mejora de la estabilidad de rumbo.   

Además de lo mencionado con anterioridad, las palas CP-CLT tienen ventajas adicionales cuando las palas operan a revoluciones constantes porque el rendimiento CLT, el comportamiento en cavitación, los niveles de ruidos y vibraciones en condiciones distintas a las de diseño son mucho mejores que las de las palas convencionales alternativas.

La razón es que para las palas convencionales la distribución radial de paso en la condición de diseño está descargada en el extremo para evitar niveles altos de pulsos de presión; cuando la pala opera en condiciones off-design con posiciones de paso por debajo del paso de diseño, el extremo de la pala está demasiado descargado y se alcanza un paso negativo en el extremo de la pala. Bajo estas circunstancias las secciones superiores de la pala producen un empuje negativo mientras que las secciones inferiores producen un empuje positivo y en consecuencia el rendimiento de la hélice disminuye y los niveles de los pulsos de presión aumentan, porque se desarrolla una cavitación en la cara de presión de la pala convencional que da lugar a un espectro de banda ancha de energía y los niveles de ruidos y vibraciones aumentan a pesar de que la  potencia entregada a la hélice en condiciones off-design es menor que en la condición de diseño.

La situación es diferente para las palas CLT ya que la distribución radial de paso en condiciones de diseño soporta una carga importante en el extremo debido a la existencia de las placas de cierre y por lo tanto cuando la pala opera en condiciones off- design con posiciones de paso por debajo de la de diseño, la carga en el extremo de la pala disminuye pero sigue siendo positivo para un amplio grado de variación del ángulo de paso geométrico y por lo tanto el rendimiento de la hélice permanece casi constante y los niveles de los pulsos de presión son menores que en condiciones de diseño porque la potencia es menor.

El porcentaje de incremento del rendimiento obtenido con una hélice CLT si se compara con una hélice óptima convencional alternativa depende del tipo de buque, siendo mayor para buques lentos y de alto coeficiente de bloque como petroleros, graneleros, etc. para los cuales el coeficiente de empuje basado en la velocidad de avance es mayor.