Mini Curso de Drones (Hélices)

Mini Curso de Drones (Hélices)




El funcionamiento de las hélices parece algo simple, a estas alturas lo damos por hecho y muy pocos le prestan atención pero si eres de esos curiosos que quieren saber los detalles continua leyendo, es importante para un piloto principiante tener estos conocimientos básicos.

Te preguntaste alguna vez como es posible que un Dron se sostenga en el aire solo por hacer girar 4 hélices? ¿Cómo puede mantenerse estable si no tiene alas? ¿Cómo despega y aterriza con esa facilidad? No es magia negra, es pura física. 

Las hélices de los drones suelen variar de formas, tamaños y cantidad de palas según el uso que se le de a la aeronave. Son indispensables para mantener al dron en el aire. Su función es básicamente girar para generar un flujo de aire que empuja la aeronave hacia arriba. 

Lo primero que puede sufrir una persona que no conoce el funcionamiento básico de las hélices de un dron es que un día le toca cambiarlas, ya sea por un accidente que rompió alguna o para guardar el equipo sin las hélices puestas, y el día que las coloca de nuevo o nuevas resulta que el dron no despega o solo levanta una parte del cuerpo. Esto es debido a que las hélices de los drones tienen un sentido de giro diferente en sus pares de hélices por lo que debes fijarte bien en la letra o numero que coincidan con los brazos adecuados, pero si tu drone no las tiene marcadas es bueno fijarse bien antes de desmontarlas. Dos hélices giran en sentido de las agujas del reloj (CW por siglas en ingles) y las otras dos en sentido contrario (CCW por siglas en ingles).

Las hélices pueden tener diferentes tamaños lo que llamaremos longitud de hélice, que es el diámetro que tiene el circulo que dibuja al girar. Le llamaremos paso a que tanto avanza el drone con un juego de hélices en cada rotación. Pero debe saber que a mayor diámetro implica mayor consumo de energía a cambio de mayor empuje del aire. Pero también mayor longitud puedo provocar menor estabilidad debido a la forma que golpea el viento, menor longitud logra ganancia de estabilidad debido a mayores RPM pero a costa de menor velocidad punta. Entonces mientras mayor es el tamaño mas aire puede mover, lo que llamaremos área superficial. Aquí la forma de la hélice influye mucho en el comportamiento de la aeronave. 

Los fabricantes colocan siglas en las hélices según el diseño LxPxB o LLPPxB donde L es longitud de hélice, P el paso y B el numero de aspas. Si las especificaciones de la hélice dicen por ejemplo 6x4.5 (6045) quiere decir que es una hélice de 6 pulgadas de diámetro y un paso de 4.5 pulgadas. 5040x3 o 5x4x3 es una hélice de tres palas con cinco pulgadas de diámetro y un paso de 4 pulgadas. Para indicar el sentido de giro a veces los fabricantes usan las letra R para el giro en sentido del reloj (CW) y la C para el sentido contrario de giro (CCW).

La forma de las hélices se hace mas evidente en el diseño de sus puntas que pueden ser nariz chata o cortada (Bull Nose BN en ingles), puntiagudas (6045 o 5045) y también hibridas (Hybrid Bull Nose HBN en ingles). En este sentido las hélices puntiagudas pueden ser las mas eficientes pero a costa de un menor empuje. También ayuda mucho a la eficiencia las hélices con puntas suaves y redondeadas pero el piloto deberá experimentar y elegir cuales son las adecuadas según su estilo de vuelo. 

Los drones como los DJI Mavic vienen con diferentes tipos de hélices pero bastantes similares y por lo general son diseñadas para lograr mejor eficiencia, estabilidad y empuje moderado que ayuda a lograr un desplazamiento adecuado para grabar video y hacer fotografía una característica de estos drones es que son plegables y sus hélices también tienen un diseño que les permite plegarse ocupando menos espacio. Un drone de carreras utilizar hélices de 3 palas con puntas estilizadas o mejoradas para acelerar lo mas rápido posible.  


Los materiales de fabricación pueden ser plástico, fibra de carbono y madera. El material mas utilizado es el plástico durable por sus múltiples ventajas pero ya el tipo de material rígido como la madera y fibra de carbón quedan para usos muy específicos ya que la mayoría de veces estaremos ante hélices de plástico y resolverán nuestras necesidades. La rigidez y peso de las hélices va afectar directamente el comportamiento del dron y según el uso se va jugar con el peso, forma y rigidez de las hélices para diferentes resultados. 

El uso de determinado tipo de hélices va depender del tamaño de tu drone, el tipo de motores y los resultados que se espera tener en cuanto a rendimiento. Los drone pequeño usan hélices de 4 a 6 pulgadas y su descripción se puede ver así:

* 250mm --motor 1900KV hélices de 6"

donde la velocidad máxima teórica se calcula de la siguiente forma:

Velocidad Máxima Teórica = Máximas RPM x paso de hélice x 60

El rendimiento de los drones se hace en entornos de ensayo estáticos por lo que en las condiciones reales el rendimiento tendrá de un 5 a 10% menor que las condiciones de ensayo e incluso menos si agregamos el estilo de vuelo del piloto y las condiciones atmosféricas. 

El giro y de vuelo esta directamente relacionado con las hélices debido a los cambios de velocidad posibles afectando la dirección de vuelo. 

* Yaw: es el giro en su propio eje hacia la derecha o izquierda de la cabeza del dron donde las hélices disminuyen la velocidad en un patrón diagonal a favor del lado que se ordena en el mando usando la palanca izquierda del control. 

*Pitch: Movimiento o capacidad de inclinar el dron hacia delante y hacia atrás o hacia arriba y hacia bajo en relección a su propio eje. 

*Roll: Es la capacidad de movimiento que tiene el drone para inclinarse hacia los costados.

Con estos movimientos por individuales y en combinaciones podemos hacer que el drone tengas una agilidad impresionante y muy practica.

Las hélices pueden ser bastante resistente a golpes principalmente las de plástico durable pero al recibir golpes se pueden doblar y fracturar por lo que es importante revisarlas cada cierto tiempo. 

Antes de cada vuelo debe revisar las hélices y confirmar que no están flojas, rotas o dobladas. 

Al volar si las hélices hacen ruido diferente al normal o nota que la estabilidad del drone es diferente bájelo y revise de nuevo las hélices trate de enderezarlas y si continua es recomendables cambiarlas.