Las innovaciones en motores podrían dar lugar a una aviación más ecológica
El sector de la aviación es fundamental para la economía europea, pero también es un importante emisor de gases de efecto invernadero. «Sencillamente estamos emitiendo demasiado CO2 a la atmósfera», comenta el coordinador del proyecto ROTATOR, David Powell, de Magnomatics (Reino Unido). «El sector de la aviación lo sabe. Es probable que la situación actual de exención de impuestos al combustible de aviación y al pago de las emisiones de la aviación cambie, lo cual supone un enorme incentivo para invertir en tecnologías de ahorro de combustible».
Tecnología de motor de rotor abierto
Uno de los principales problemas consiste en encontrar métodos fiables, rentables y seguros para reducir las emisiones de la aviación de forma eficaz. Una posible solución, que suscita cada vez más interés, es la tecnología de motores de rotor abierto. Las arquitecturas de rotor abierto, caracterizadas por dos conjuntos de álabes sin carenado, están diseñadas para aumentar eficientemente la propulsión y reducir así el consumo de combustible y las emisiones. «Si se logra reducir el consumo de combustible en un 20 %, esto constituirá un cambio revolucionario para el sector», agrega Powell. En el proyecto ROTATOR, financiado con fondos europeos, se pretendía avanzar en esta tecnología al sustituir el sistema hidráulico por un sistema de control magnético electromecánico, lo que está en consonancia con el fomento de una mayor electrificación de las aeronaves. En los motores de rotor abierto, el ajuste constante y preciso del ángulo de los álabes es crucial para aumentar el ahorro de combustible. El ángulo de los álabes se ha controlado tradicionalmente con sistemas hidráulicos. Sin embargo, esos sistemas requieren un mantenimiento exhaustivo para evitar fugas de fluido hidráulico y pueden estar plagados de otros problemas técnicos.
Sustitución del sistema hidráulico por un control electromecánico
El proyecto reunió a diferentes expertos del mundo universitario y el sector industrial para demostrar la viabilidad de una solución electromecánica. El equipo colaboró para desarrollar motorreductores magnéticos tolerantes a fallos, componentes electrónicos de carburo de silicio de alta temperatura, dispositivos electromagnéticos de transferencia de potencia rotativa y componentes ligeros. «Desde el inicio, uno de los retos consistió en determinar cómo funcionaría la electrónica en un entorno tan complejo», explica Powell. «Un motor de rotor abierto gira a más de 1 000 rpm y funciona a altas temperaturas. Imagínese introducir aparatos electrónicos en una lavadora a alta temperatura». Otro reto fue desarrollar componentes magnéticos, mecánicos y electrónicos con un tamaño adecuado para que cupieran en el motor. El equipo utilizó herramientas de simulación para dilucidar cómo funcionaría el sistema y qué materiales podrían resistir mejor en ese entorno.
Ahorro significativo de combustible
Un éxito clave, comenta Powell, fue el desarrollo y la construcción de un mecanismo de control de paso a escala real, que se probó en la sede de Magnomatics en Sheffield y demostró su viabilidad. «Solo superamos en un 15 % del volumen objetivo, por lo que estábamos muy contentos —agrega Powell—. El sistema cumplió con los requisitos que establecimos, como la precisión de la posición del álabe y el tiempo necesario para alcanzar una posición determinada. Confiamos en que, en el futuro, podremos lograr nuestro volumen objetivo». Dentro del sistema en su conjunto, también se trabajó y avanzó satisfactoriamente en varias tecnologías individuales, como los dispositivos electromagnéticos de transferencia de potencia rotativa, los componentes híbridos metálicos y compuestos de carbono y un motorreductor magnético de dos canales. «La ventaja es que si un canal falla, podemos seguir trabajando como si no hubiera pasado nada», comenta Powell. Sobre todo, Powell cree que el proyecto ha demostrado cómo la sustitución del sistema hidráulico por el accionamiento electromecánico puede hacer de la tecnología de motores de rotor abierto una opción atractiva para lograr un ahorro sustancial de combustible. «Esperamos que este trabajo conlleve el despliegue rápido y seguro de la tecnología de motores de rotor abierto y, en último término, ayude a ahorrar millones de toneladas de CO2 en la lucha contra el cambio climático», afirma Powell.
Palabras clave
ROTATOR, motor, aviación, electromecánico, emisiones, rotor, CO2
