La cavitación se ha convertido en uno de los principales desafíos del diseño de hélices marinas
31 ago 2026 . Actualizado a las 05:00 h.La hélice se ha consolidado como el sistema de propulsión más extendido en la navegación mundial. Aunque hoy parece un elemento inseparable de cualquier barco motorizado, su incorporación a los buques es relativamente reciente desde una perspectiva histórica. El principio que la hace posible era conocido desde la Antigüedad. Arquímedes desarrolló un mecanismo helicoidal para elevar agua, mientras que Leonardo da Vinci imaginó un artefacto de forma similar con aspiraciones de vuelo. Ambos ejemplos respondían a una misma idea: transformar un movimiento de giro en una fuerza de avance.
Durante siglos, los barcos dependieron de remos y velas. La llegada de la máquina de vapor, a comienzos del siglo XIX, impulsó la búsqueda de sistemas capaces de convertir el movimiento rotativo de los motores en desplazamiento. Las primeras soluciones fueron ruedas de palas instaladas a ambos lados de los buques, pero en 1836 el ingeniero inglés Francis Pettit Smith patentó una hélice para barcos que marcaría un cambio decisivo.
En pocas décadas, las hélices desplazaron a las ruedas de palas gracias a su mayor eficiencia, su mejor comportamiento frente al oleaje y su protección bajo el agua. Además, permitieron construir embarcaciones más rápidas y con mayor capacidad de carga. En los buques de guerra, su instalación redujo la vulnerabilidad al eliminar las grandes estructuras laterales expuestas.
Los ingenieros navales comenzaron entonces a desarrollar métodos para calcular el rendimiento de las hélices y optimizar su diseño. Uno de los avances decisivos fue abandonar la idea de que estos dispositivos funcionaban únicamente como un tornillo que se desplaza en un fluido.
Las investigaciones demostraron que, al girar, las palas generan diferencias de presión y velocidad que producen el empuje necesario para propulsar una embarcación. Este conocimiento permitió perfeccionar los modelos existentes y crear hélices progresivamente más eficientes. De este modo, la hidrodinámica pasó a ocupar un papel central en el diseño y la construcción de buques.
La hélice convierte la potencia del motor en empuje. El motor transmite el giro a un eje acoplado a la hélice, cuyas palas desplazan una gran masa de agua hacia popa. Como respuesta, el barco avanza. Cuanto mayor es el caudal y la velocidad del agua expulsada, mayor es el empuje generado.
Sin embargo, diseñar una hélice eficiente es una tarea compleja. Los ingenieros deben de tener en cuenta el tamaño y la forma del buque, su calado, la potencia disponible, las condiciones de navegación y el uso previsto. No requiere la misma solución un portacontenedores, un rompehielos, un buque militar o una lancha de recreo.
Entre los principales factores de diseño figuran el diámetro, el número de palas, el paso (distancia que avanza la hélice en una vuelta completa), la geometría y el material. Las hélices de tres palas suelen ofrecer una buena relación entre velocidad y eficiencia; las de cuatro mejoran la aceleración y la maniobrabilidad; y las de cinco o más reducen vibraciones y ruido, por lo que son habituales en barcos de gran tamaño.
La forma de las palas es igualmente determinante. No son planas: su perfil, curvatura, espesor
y torsión varían desde la raíz hasta la punta para mantener un funcionamiento eficiente a distintas velocidades de giro. Su desarrollo se apoya en la utilización de series sistemáticas, simulaciones por ordenador y ensayos con modelos a escala en canales hidrodinámicos.
La incorporación de hélices de paso variable representó otro avance relevante para la navegación. A diferencia de las hélices de paso fijo, cuya geometría permanece inalterable, estos sistemas permiten modificar el ángulo de las palas. Esta capacidad facilita la adaptación del empuje a las distintas condiciones de navegación, lo que mejora el control y la eficiencia de la embarcación.
El objetivo final es lograr la mayor velocidad posible con el menor consumo de potencia, evitando además fenómenos como la cavitación, que reduce el rendimiento, provoca ruido y puede dañar las palas. La hélice sigue siendo, así, una pieza esencial de la ingeniería naval y del transporte marítimo contemporáneo.
La cavitación se ha convertido en uno de los principales desafíos del diseño de hélices marinas.
Cuando una hélice gira a gran velocidad, la presión en determinadas zonas de las palas puede descender hasta provocar la formación de burbujas de vapor. Al alcanzar áreas de mayor presión, estas burbujas colapsan y pueden generar ruido, vibraciones, pérdida de rendimiento y erosión del material.
El fenómeno resulta especialmente crítico en buques de alta velocidad y submarinos, donde el ruido de la hélice puede afectar las operaciones. Su estudio impulsó el desarrollo de perfiles de pala más avanzados y nuevas técnicas de diseño.
Actualmente, los ingenieros emplean distintos materiales y aleaciones según las características de cada embarcación. Además, programas informáticos y herramientas de dinámica de fluidos computacional permiten simular el flujo de agua, la distribución de presiones, la eficiencia, la cavitación y las vibraciones antes de fabricar una hélice.
La producción de hélices de gran tamaño también exige una precisión extrema: pequeñas variaciones en la geometría de las palas pueden reducir el rendimiento y causar vibraciones.
Aunque continúa siendo el sistema de propulsión más utilizado, la hélice moderna integra sistemas cada vez más sofisticados, que combinan motores diésel, eléctricos, turbinas o configuraciones híbridas. Algunas embarcaciones incorporan, además, propulsores «pods»: unidades orientables situadas bajo el casco que integran el motor y la hélice para dirigir el empuje.
Este recorrido por la evolución y el diseño de las hélices puede completarse en el Museo de la Construcción Naval. En la sala dedicada al Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo se exponen diversos modelos a escala empleados en ensayos, que permiten apreciar de forma directa la geometría, las dimensiones y las soluciones técnicas analizadas por los ingenieros navales para mejorar el rendimiento de estos sistemas de propulsión.
Durante septiembre la Fundación Exponav desarrollará diferentes actividades: en la sala Carlos III se inaugurará el día 3 la exposición Fútbol por la Paz, promovida por la Academia Española de la Diplomacia y LaLiga con la colaboración de 104 embajadas; los días 1, 2 y 3 tendrán lugar diferentes talleres infantiles y las visitas guiadas gratuitas del mes serán los sábados 12 y 26.