Los problemas de robustez y cavitación se ven agravados por el campo de estela no uniforme detrás del buque. El consumo de combustible está directamente relacionado con el rendimiento propulsivo, y con el fin de conseguir el mayor rendimiento posible, el diámetro de la hélice será lo más grande posible con una velocidad óptima del eje de la hélice correspondiente. En principio, el área de la pala de la hélice debería elegirse lo más pequeña posible, con el fin de reducir las pérdidas friccionales; sin embargo, el límite menor para el área de la pala se determina por la exigencia de márgenes de seguridad contra la cavitación.

Una búsqueda de soluciones que reduzcan la incidencia, tanto las vibraciones como de la cavitación:

• Por el número de palas: son consideradas normales las de 3, 4 o 5 palas.
• Por su generatriz: muy curvada de diseño, se han diseñado con el fin de reducir las vibraciones inducidas por la hélice, mediante una interacción más suave entre la hélice y la estela del buque.
• Por su situación respecto al timón: hélices entubadas o hélices ocultas con toberas fijas representa un incremento de 1,2 a 1,5 tons. de aumento de tiro por cada 100 BHP, debido a la aceleración de la corriente de expulsión de la hélice al pasar por la tobera, respecto a la corriente de aspiración.

Hélices de Maniobra

La hélice de maniobra de paso variable se ha extendido a muchos y variados tipos de buque:

• Ferries con frecuencia de atraques en zonas congestionadas y rápida realización de la maniobra.
• Remolcadores, por la elevada necesidad de evolución, potencia de tiro y maniobrabilidad.
• Buques de investigación y cableros, por su necesidad de mantener el rumbo en condiciones extremas.
• Costeros y navegación de cabotaje, por cuanto les independiza del uso de remolcadores.
• Portacontenedores, pasaje y buques de alta velocidad, para reducir su elevado período de maniobra en puerto.

Efecto Coanda

El chorro tiende a adherirse al pantoque produciendo una zona de presión negativa, en oposición al chorro.

Ventajas

• Máxima eficacia lateral, por su situación en los extremos del buque.
• Disponibles en toda condición y circunstancias.
• Proporciona buen control lateral, sin provocar movimientos longitudinales.
• Reduce las necesidades de disponibilidad de remolcadores, sobre todo en espacios muy reducidos.
• Puede ayudar en el gobierno a velocidades muy pequeñas y en navegación en canales y pasos angostos.
• Puede ser utilizada en asistencia de las amarras en circunstancias críticas.
• En máquina atrás partiendo de reposo, no necesita tanto espacio por la popa y controla bien la proa.
• A baja velocidad, la hélice de maniobra junto con el timón proporcionan un momento de giro prácticamente constante.

Limitaciones

• Poca eficacia a determinadas velocidades, entre 2 y 5 nudos, aunque las hay que operan bien a velocidades entre 5 y 10 nudos, si bien a esas velocidades son más importantes los efectos del timón.
• No son muy eficaces con poco calado por estar cerca de la superficie.
• Menos potencia que los remolcadores actuales, y por tanto más lento en su propósito de lograr el giro.
• No puede ser usada para disminuir arrancada.
• Requiere constante mantenimiento.
• Disponibilidad de rejillas en túneles que eviten introducción de objetos.

Pruebas de Tracción a Punto Fijo de las Hélices

El calado del buque deberá ser el mayor posible, con la finalidad de reducir la que se produzca una pérdida de empuje de la hélice a consecuencia de la cavitación que se desarrolla sobre las palas de la hélice, y evitar que se produzca una pérdida de empuje de la hélice a consecuencia de la cavitación.

Durante las pruebas, se hace patente el inicio de la succión de aire producida por un desarrollo excesivo de la cavitación.

El desarrollo excesivo de la cavitación hace patente, por la aparición de fuertes vibraciones del casco.

El trimado del buque ha de ser lo más similar al de explotación, o bien nulo.

El fondo ejerce un efecto de frenado sobre el chorro de agua y en consecuencia, le resta cantidad de movimiento disminuyendo la profundidad de agua bajo quilla por lo menos dos veces y media el calado medio.

Cuando la longitud del cable es escasa, la fuerza del tiro se reduce considerablemente, debido a que, al incidir el chorro de agua lanzado por la hélice sobre un paramento, sufre una reflexión y se produce una recirculación de agua que cambia el grado de avance de la hélice, originando un resbalamiento aparente de ésta. Cuanto mayor es el empuje mayor es la corriente de circulación que origina.

Las mediciones deberán hacerse por un período de tiempo no inferior a cinco minutos siendo preciso que el motor del buque se haya calentado previamente, y se ponga la máxima atención en alcanzar las revoluciones deseadas con la mayor rapidez posible procurando que el cable resulte pretensado con objeto de que no se desarrollen tensiones sobre el cable que pudiesen exceder de su carga de rotura. Se comprobará la correspondencia existente entre las revoluciones de la hélice y las temperaturas máximas del motor. Se dispondrá de un torsiómetro, mientras que los dinamómetros deberán estar tarados con una antigüedad no superior al año.

Los resultados en potencias propulsoras, deberían de resultar constantes los cocientes entre éstas y los cubos de las revoluciones. Aplicando la ecuación de estado de los gases perfectos al volumen de uno de los cilindros del motor, se deduce que las presiones medias internas han de ser proporcionales a las temperaturas absolutas de los gases de exhaustación las temperaturas absolutas de exhaustación sean también proporcionales a las evoluciones al cuadrado.

Consideraciones al Conjunto Hélice-Timón

Al aumentar la velocidad del flujo incidente, aumenta la fuerza del timón; por ello, la mejor disposición sí es que el timón esté situado en el chorro de la hélice.

El efecto de la estela producido por el casco es negativo, así que, buques de dimensiones similares y estelas más altas, necesitan timones más grandes que otros con estelas más bajas.

El reparto vertical de velocidades dentro del chorro de la hélice causa pérdidas de sustentación en el timón.

Estas irregularidades aumentan con la carga del propulsor y son mayores cuanto más cercano esté el timón de la hélice.

La localización del centro de presiones del timón por la influencia del chorro de la hélice tiene su centro de presiones más a proa que en flujo uniforme y esta tendencia es tanto más acusada cuanto mayor es la carga de la hélice.