Hélices toroidales: un diseño radicalmente más silencioso y eficiente que puede aumentar el ahorro de combustible en un 20% cuando se cambia a un motor marino.

Las hélices de aviones y barcos han cambiado poco desde su invención. Con esta nueva forma de vórtice, las máquinas podrían ser más silenciosas y eficientes.

Los aviones o barcos utilizan principalmente hélices con palas en forma de alas retorcidas o hélices de tornillo, como en el caso de los barcos, inventados a principios del siglo XVIII. Las hélices han cambiado poco en todos estos años. Funcionan aspirando un fluido, aire o agua, y realizando un movimiento giratorio para empujarlo.

Ahora, investigadores del MIT afirman haber inventado unas hélices toroidales, con una extraña forma que las haría mucho más silenciosas que las hélices tradicionales. Además, serían mucho más eficientes, en términos de potencia. Los investigadores creen que proponiendo hélices en forma de anillos toroidales retorcidos podrían conseguir aviones y barcos más silenciosos y eficientes.

Uno de los principales problemas de las hélices de los multicópteros es su molesto ruido, porque gran parte de él se sitúa justo en el mismo rango de frecuencias que el llanto de un bebé. Los humanos solemos ser más sensibles a los sonidos entre 100 Hz y 5 kHz. Pero es una cuestión clave si queremos que los multicópteros desarrollen todo su potencial y llenen nuestros cielos de servicios aéreos de reparto rápidos, baratos y limpios. Residentes y legisladores no quieren añadir más ruidos molestos a la vida urbana.

Investigadores del Laboratorio Lincoln del MIT se propusieron diseñar un avión silencioso propulsado por iones, preguntándose si cambiando la forma de las hélices se podría reducir el ruido.

Convencido de que la forma toroidal podía resolver el problema del ruido de las hélices, el Dr. Thomas Sebastian diseñó un prototipo. A continuación ideó una serie de prototipos impresos en 3D. Tras algunas pruebas, el equipo dio con un diseño que podía reducir el nivel general de ruido, pero sobre todo en la gama de 1 a 5 kHz, que es la más agresiva para el oído humano.

Según los inventores, la hélice diseñada produce un ruido similar al del viento en lugar del chirrido característico de una hélice convencional. El elemento clave de su diseño, según los investigadores, son los vórtices generados por la hélice, ya que se extienden por toda la hélice y no sólo por la punta. El silbido se disipa mejor en la atmósfera, por lo que es menos audible para el oído humano.

Entre los modelos impresos en 3D, eligieron probar el B160, el modelo más eficiente creado para la ocasión. Según las primeras pruebas realizadas, la hélice toroidal sería más silenciosa, pero también rendiría mejor que una hélice tradicional. Se trata de un descubrimiento que podría cambiar muchas cosas, ya que las hélices no han evolucionado desde su creación.

Además, su forma en bucle no sólo añade estabilidad estructural, sino que disminuye la posibilidad de que un puntal se corte, se enganche o se enganche en las cosas con las que choca. Aunque no querrás que te golpeen en la cara, es probable que la seguridad mejore ligeramente.

El ruido de las hélices puede solucionarse en cierta medida colocando anillos de tratamiento acústico alrededor de la circunferencia de la trayectoria de una hélice, que también pueden actuar como protectores de las hélices desde el punto de vista de la seguridad. Pero añaden masa parásita, lo que reduce la duración de la batería, y también pueden atrapar el viento en situaciones al aire libre, haciendo que el dron trabaje más para mantenerse estable.

En cuanto a los inconvenientes, se trata de formas bastante complejas, por lo que son mucho más difíciles de fabricar que los estándar que se moldean por inyección de forma barata y sencilla. Probablemente sea necesario imprimirlos en 3D. Pero aunque dupliquen o tripliquen el precio de las hélices, son una parte de bajo coste de un dron y el impacto global podría no ser tan duro para el bolsillo.

El equipo ha patentado el diseño y, aunque no está claro si hay planes para comercializarlo, el MIT parece dispuesto a conceder licencias a los fabricantes interesados.

Fuente: ecoinventos.com