En todos los tipos de buques, se pide a los operadores que reduzcan las emisiones, protejan los horarios y mantengan la productividad de los activos en un mundo de rutas, velocidades y estrategias de combustible cambiantes. La hélice híbrida de punta ajustable (HyTip) de FUNDILUSA/EGM, respaldada por su probado sistema de palas modulares (MBS), está diseñada para esa realidad: una eficiencia propulsora que puede adaptarse a los cambios en las condiciones de funcionamiento.
El reto de la propulsión ha cambiado
Durante décadas, muchos diseños de propulsión se evaluaban en torno a un único punto de funcionamiento nominal. Hoy en día, la realidad operativa rara vez es fija. La navegación a baja velocidad, la recuperación de horarios, los cambios de fletamento, los calados variables y las rutas meteorológicas pueden alejar a un buque de sus condiciones de diseño durante largos periodos de tiempo.
Cuando eso ocurre, las penalizaciones se acumulan: aumenta el consumo de combustible, se reducen los márgenes de cavitación y puede aumentar el riesgo de ruido y vibraciones. Por eso Fundilusa/EGM ha centrado la innovación donde tiene una influencia desmesurada, la región terminal de la pala, y ha desarrollado la hélice híbrida de punta ajustable (HyTip) para ayudar a los armadores a proteger el rendimiento en un ámbito operativo más amplio.
“Los armadores no operan en un único punto de diseño, sino que lo hacen a lo largo de las estaciones, con diferentes cargas, rutas y realidades. La hélice HyTip ofrece a los operadores una forma práctica de proteger el rendimiento propulsivo cuando cambian las condiciones, sin obligarlos a tomar decisiones de diseño irreversibles”.
Por qué es importante la punta
El sector reconoce desde hace tiempo que los cambios milimétricos en la geometría de las hélices pueden marcar una diferencia significativa. Estas pequeñas variaciones son bien conocidas por cualquiera que haya escuchado el ruido de las «hélices cantantes», en las que una desviación de fabricación inferior a un milímetro puede provocar un efecto tonal audible que se transmite fácilmente a través de la estructura del barco y se oye en toda la embarcación.
En los radios exteriores, donde se genera una gran parte del empuje y la potencia de la hélice, los gradientes de presión se intensifican, se forman estructuras vorticiales y la aparición de cavitación puede volverse muy sensible a la forma, la inclinación y el sesgo locales.
De geometrías de punta fijas a un subsistema configurable
Muchas soluciones del mercado se basan en una geometría fija y permanente. Pueden aportar valor, pero son intrínsecamente irreversibles: si el perfil operativo cambia o, si la geometría seleccionada resulta ser subóptima, el camino hacia la corrección puede ser disruptivo y costoso.
La hélice HyTip adopta un enfoque diferente. La pala se organiza en un cuerpo principal, una zona de transición estructural y una punta híbrida ajustable, lo que permite diseñar la región terminal como un subsistema funcional en lugar de una decisión geométrica única.
En términos prácticos, esto permite un ajuste específico del comportamiento de la región de la punta sin necesidad de rediseñar el resto de la pala, lo que reduce el riesgo de desarrollo y favorece la flexibilidad del ciclo de vida.
Para qué está diseñada la hélice HyTip
La hélice HyTip está diseñada para mejorar la eficiencia propulsora mediante la redistribución controlada de la carga hidrodinámica cerca de la punta, optimizando la distribución de la presión y reduciendo la aparición de cavitación, ruido y picos de presión locales. Está pensada para hélices de paso fijo (FPP), hélices de paso controlable (CPP) y hélices compuestas, y es aplicable tanto en flujo abierto como dentro de conductos o toberas.
Dependiendo del ciclo de trabajo y las limitaciones del buque, la punta ajustable puede incorporar una curvatura funcional no uniforme, una variación tridimensional del paso local y/o del ángulo de ataque, y un elemento de control del flujo para ajustar con precisión el flujo local.
Una innovación práctica es la punta de pala desmontable, un elemento intercambiable dentro del diseño de la hélice HyTip, que puede realizarse como una geometría de punta rígida modificada o un material de punta flexible. Esto permite un ajuste específico del flujo en la zona de la punta sin necesidad de modificar el resto de la geometría de la pala.
«El avance no es simplemente una nueva forma, sino una nueva forma de ajustar el rendimiento y gestionar el riesgo. Cuando la punta se convierte en un subsistema funcional, se puede ajustar el comportamiento de cavitación, reducir los pulsos de presión y el ruido, y mejorar el rendimiento hidrodinámico para adaptarse mejor al perfil operativo de la embarcación. El resultado es un menor consumo de combustible, una reducción de las emisiones y un mejor rendimiento durante el ciclo de vida». Dr. Yannik Eberhard, co-inventor y Responsable técnico, EGM.
Adaptación pasiva con puntas flexibles.
Una característica distintiva de la hélice HyTip es el uso de una punta ajustable de material compuesto (CFRP), diseñada con una rigidez torsional seleccionada para proporcionar una torsión elástica controlada bajo carga hidrodinámica. Dentro de la sección de la punta compuesta, puede producirse una torsión elástica estable de aproximadamente 1-2 grados, lo que ayuda a limitar los picos de presión, retrasar la aparición de la cavitación y reducir el ruido y las vibraciones.
En términos sencillos, la punta puede descargar de forma pasiva a medida que aumentan las cargas, sin aumentar la carga de trabajo de la tripulación ni necesidad de un sistema de control activo, lo que ayuda a la hélice a mantener su rendimiento óptimo a medida que cambian la velocidad, el calado y el estado del mar.
Adaptación del diseño de la hélice HyTip al entorno operativo
La hélice HyTip se puede configurar para adaptarse a las condiciones de funcionamiento del buque y a los daños mecánicos predominantes.
Otro tipo de letra: «El avance no es simplemente una nueva forma, sino una nueva forma de ajustar el rendimiento y gestionar el riesgo. Cuando la punta se convierte en un subsistema funcional, se puede ajustar el comportamiento de cavitación, reducir los pulsos de presión y el ruido, y mejorar el rendimiento hidrodinámico para adaptarse mejor al perfil operativo de la embarcación. El resultado es un menor consumo de combustible, una reducción de las emisiones y un mejor rendimiento durante el ciclo de vida».
- Servicio de alto impacto (hielo, residuos o riesgo de contacto frecuente): Las puntas metálicas resistentes a los impactos son adecuadas cuando la robustez es primordial, incluidos los aceros austeníticos al manganeso endurecidos por deformación (tipo Hadfield) en aplicaciones en las que se prevén cargas de choque repetidas y desgaste por impacto.
- Ciclos de trabajo variables en los que el ajuste pasivo añade valor: las puntas compuestas flexibles pueden diseñarse para ofrecer un comportamiento pasivo de flexión-torsión (autotorsión) bajo carga hidrodinámica, lo que ayuda a estabilizar la carga en la región terminal y el comportamiento de cavitación sin añadir complejidad operativa.
- Programas que se benefician de la iteración durante el desarrollo o del soporte durante toda la vida útil: las realizaciones de puntas metálicas extraíbles permiten la sustitución o el perfeccionamiento local en la región terminal sin necesidad de reelaborar el cuerpo principal de la pala, lo que reduce el coste y las interrupciones de los cambios geométricos.
Cuando se combinan materiales diferentes, las interfaces deben incluir controles de corrosión galvánica, normalmente aislando eléctricamente los materiales (barreras dieléctricas o manguitos/casquillos aislantes cuando sea posible) y detallando los recubrimientos/juntas para minimizar la entrada de agua de mar en las superficies de contacto.
MBS: la base modular probada bajo la hélice HyTip
La hélice HyTip está diseñada para aprovechar las ventajas del ciclo de vida del sistema de palas modulares (MBS) de Fundilusa/EGM, una arquitectura de hélice con palas desmontables.
Para los operadores, la modularidad ofrece un valor práctico: sustitución individual de las palas en caso de daños; opciones de reparación y mantenimiento que, cuando las condiciones lo permiten, pueden llevarse a cabo con el buque a flote; y una logística de componentes más sencilla en comparación con el transporte y la manipulación de una hélice monobloque de gran tamaño.
Las palas MBS están totalmente mecanizadas con CNC, y sus propiedades de masa se miden y registran para garantizar un equilibrio constante y unas tolerancias geométricas estrictas. El resultado es una base sólida para un funcionamiento fluido, un rendimiento repetible y una mayor vida útil de los componentes.
Las hélices MBS están en funcionamiento bajo una serie de sociedades de clasificación, entre las que se incluyen ABS, Lloyd’s Register, Bureau Veritas, DNV, RINA y ClassNK.
«Los operadores quieren mejorar la eficiencia, pero no están dispuestos a sacrificar el tiempo de actividad para conseguirlo. MBS se ha diseñado pensando en un mantenimiento práctico y una rápida recuperación, y esa base modular, MBS, ayuda a que conceptos avanzados como HyTip sean más fáciles de adoptar a nivel de flota». Dr. Yannik Eberhard, co-inventor y Responsable técnico, EGM
Pequeños cambios, resultados medibles: ruido, comodidad e impacto medioambiental
El ruido radiado bajo el agua está despertando cada vez más interés en múltiples sectores, desde los mercados de pasajeros y yates de alta gama hasta los programas navales y las operaciones en zonas sensibles desde el punto de vista medioambiental. La zona terminal de la hélice es uno de los elementos más eficaces para influir en el comportamiento acústico, ya que la geometría de la punta afecta en gran medida al inicio de la cavitación y a la intensidad de las estructuras de vórtices en la punta que pueden provocar fluctuaciones de presión y ruido radiado.
Fundilusa/EGM señala un ejemplo práctico: en una aplicación para un superyate, la introducción de un ángulo de inclinación de la punta en el lado de presión redujo los niveles de ruido en todo el rango de velocidad del eje en 4 dB. Aunque cada embarcación tiene su propia firma hidrodinámica, el mensaje es coherente: la ingeniería a nivel de la punta puede ofrecer beneficios acústicos cuantificables cuando se optimiza para el perfil operativo de la embarcación.
Qué pueden esperar los propietarios y operadores
La hélice HyTip está diseñada para traducir la optimización de la punta de la pala en resultados que son importantes desde el punto de vista comercial y técnico:
- Combustible y emisiones: El ajuste de la punta alineado con el perfil operativo de la embarcación puede proporcionar hasta un 10 % de ahorro de combustible en casos adecuados (los resultados dependen de las condiciones de referencia y del ciclo de trabajo).
- Fiabilidad y ciclo de vida: Al tratar la punta como un subsistema, los ajustes pueden localizarse y adaptarse al entorno: abrasión, impacto o necesidades de descarga pasiva.
- Consistencia y suavidad: Con MBS, las palas totalmente mecanizadas con CNC y las propiedades de masa registradas permiten un equilibrio y una repetibilidad más precisos en comparación con las realidades típicas de los monobloques.
- Ruido y vibraciones: El refinamiento de la región terminal puede reducir los picos de presión y retrasar la cavitación, lo que favorece el confort, la vida útil del equipo y los objetivos de ruido radiado bajo el agua.
De un vistazo:
- Hélice HyTip: subsistema configurable de puntas de palas centrado en la optimización de la región de las puntas
- Opción de punta flexible: descarga pasiva de la punta bajo carga hidrodinámica (aproximadamente 1-2 grados de torsión elástica).
- MBS: base de hélice modular y construida con palas mecanizadas con CNC y registros de equilibrio.
- Instalada en todo tipo de embarcaciones; opera bajo las principales sociedades de clasificación (por ejemplo, ABS, LR, BV, DNV, RINA, ClassNK).
Una vía práctica para su adopción
Para muchos armadores, la cuestión no es si buscar la eficiencia, sino cómo hacerlo sin interrumpir las operaciones. El enfoque de Fundilusa/EGM apoya una vía gradual:
- 1. Evaluación de referencia: comprender el perfil operativo real del buque y su rendimiento propulsivo actual.
- 2. Ingeniería y optimización: adaptar el comportamiento de la región terminal y el conjunto de palas al ciclo de trabajo y las restricciones.
- 3. Fabricación y calidad: ofrecer una geometría repetible, mecanizada con CNC y un equilibrio documentado.
- 4. Plan de instalación: alinearse con las ventanas del astillero y las restricciones operativas; aprovechar el montaje modular cuando sea aplicable.
- 5. Verificación en servicio: demostrar el rendimiento con datos operativos reales y, a continuación, perfeccionar.
Siguiente paso: demostración piloto.
La hélice HyTip ha completado la fase de desarrollo y está pasando a la fase de demostración piloto. El buque objetivo es un pequeño buque cisterna para productos químicos, y la prueba piloto está prevista para los próximos seis meses.
El objetivo es validar las ventajas que importan en el servicio: resistencia de la eficiencia a diferentes velocidades y cargas; comportamiento de cavitación y ruido en la punta; y la viabilidad del enfoque del subsistema de la punta de la pala, respaldado por las ventajas del ciclo de vida de MBS.
Conclusión
A medida que el transporte marítimo avanza hacia la descarbonización y perfiles operativos cada vez más variables, la hélice sigue siendo uno de los dispositivos de mayor influencia a bordo. La hélice HyTip de Fundilusa/EGM replantea la punta de la pala como un subsistema configurable: optimizable, mantenible y capaz de adaptarse de forma pasiva cuando sea necesario, respaldado por las ventajas modulares y de fabricación probadas de MBS.
Para los armadores que buscan una eficiencia cuantificable sin sacrificar el tiempo de actividad, el siguiente paso es la colaboración: definir el perfil operativo, establecer objetivos de rendimiento y seleccionar una vía piloto que demuestre su valor en el mundo real.
