domingo, 28 de junio de 2015

El futuro de la propulsión en aviación ...en respuesta a las reflexiones de Pablo :)


Las ciencias avanzan que es una barbaridad se decía en la zarzuela "La verbena de la Paloma", una de mis favoritas. Era el espíritu de la época (finales del XIX). Todo estaba por descubrir y abundaban los visionarios planteaban un futuro lleno de avances tecnológicos. Entre ellos, se puede decir que Julio Verne fue el precursor de la ciencia ficción. Verne fue un estudioso de la ciencia y la tecnología de su época, lo que —unido a su gran imaginación y a su capacidad de anticipación lógica— le permitió adelantarse a su tiempo. Después llegó la IGM que trajo grandes avances tecnológicos, sobre todo en el campo de la aviación. Parecía no haber límites, se confirmaban las teorías de Einstein y en principio todo era posible. El electromagnetismo se había consolidado, tenía grandes aplicaciones y un futuro prometedor.

Más tarde, ya en los años 20, los visionarios se imaginaban un futuro lleno de aparatos alimentados por la electricidad. Después de la "Gran Guerra" (la que iba a acabar con todas las guerras) se entró en un periodo de optimismo (los felices 20), donde se preveía una vez más un futuro brillante plagado de innovaciones tecnológicas. De esa época son las divertidas imágenes que hoy tenemos, como la que ilustra el comienzo de este post en la que se ve un sistema de transporte que quería ser lo que ahora imaginamos como el famoso (...y ya veremos si posible) hyperloop de Elon Musk :) A continuación se muestra un divertido vídeo en el que se puede ver lo que se esperaba en un futuro desde el punto de vista de los años 20. Lo bueno del vídeo es que nos va poniendo además las décadas en las que se piensa que va a ocurrir.





Ahora nos hace mucha gracia ver todo esto, pero en aquella época realmente se imaginaron cosas importantes que han quedado en el acervo cultural de la humanidad. Por ejemplo, una curiosidad que poca gente sabe, el término ROBOT que todo el mundo emplea hoy en día, (quiere decir "siervo" en checo), fue acuñado precisamente por el escritor checo Karel Capek en su famosa obra R.U.R. (Robots Universales Rossum) escrita en 1920 nada menos. Por otra parte, una de las obras maestras de la ciencia ficción cinematográfica fue filmada en 1927 por Fritz Lang (Metrópolis). Esta película, obra cumbre del expresionismo alemán, significó mucho más en aquella época que la famosa "2001 una odisea del espacio" de Kubrick en 1969.

Escena de Metrópolis de Fritz Lang. (1927)

Cuando yo era pequeño recuerdo que, (como la mayoría de los críos), hablaba con los amigos y compañeros de clase imaginando como seriamos en el año 2000. Muchos imaginábamos también un futuro avanzado lleno de aplicaciones nuevas en aviación (en mi caso). La realidad y los estudios especializados realizados mas tarde nos han ido ayudando a enfocar un poco más y a poner los pies en el suelo. Ahora ya se pude tener (por lo menos yo) un poco más claro los límites de lo que es y no es posible en aviación. En posts anteriores se ha hablado de cuan cerca estamos de ver aviones propulsados eléctricamente. Existe un proyecto muy avanzado de la casa Airbus llamado E-Fan, que ya vuela entre 45 minutos y una hora haciendo recargas de hora y media entre vuelos. Este prototipo es una versión mejorada de otros muchos intentos de poner en vuelo un avión eléctrico viable. No está mal supongo que dirá el lector. Bueno, las cosas no son tan increíblemente buenas como parecen, tal como se sigue explicando ene este post.

A full scale static mock up of the E-Fan 2.0 electric pilot training aircraft on display at the Paris Air Show
E-Fan 2.0 última versión del avión eléctrico de Airbus

Los expertos ¿A quién debemos escuchar?

Todos los días vemos avances en baterías, en células solares, en motores eléctricos más eficientes, en sistemas de almacenamiento y distribución, etc. Existen los famosos coches Tesla y ya se empiezan a ofrecer sistemas de almacenamiento y distribución domestica para competir con las todo poderosas compañías eléctricas. Pero, ¿Cual es la realidad? ¿Realmente estamos cerca de ver aviones eléctricos? Pues aunque suene a perogrullada, la realidad es la que es... Hoy por hoy (aunque mucha gente se desilusione), hay que admitir que en aviación la propulsión pasa por seguir quemando. Quemando combustibles fósiles y quizás biológicos, pero quemando al fin y al cabo. Y no hay (ni va a haber) otra otra forma de propulsión viable en un futuro a corto y medio plazo. Esto es así. Para entenderlo tenemos que escuchar a la gente que sabe de verdad de esto. Uno de ellos es el profesor Alan H. Epstein.


El profesor Epstein es un distinguido ingeniero aeronáutico que actualmente trabaja en Pratt & Whitney, donde es responsable de tecnología a largo plazo y estrategia ambiental. Es Profesor Emérito del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del Instituto de Tecnología de Massachusetts (el famoso MIT). Recibió sus doctorados y Masters (S.B., S.M. y Ph.D) del Instituto de Tecnología de Massachusetts en 1971, 1972 y 1975, respectivamente. En el MIT era ya toda una eminencia, siendo Director del Laboratorio de turbina de gas y ocupando la cátedra R.C. Maclaurin de Aeronáutica y Astronáutica. Vamos, es lo que vulgarmente se conoce como un fuera de serie, pero ademas de eso tiene una forma de dar las clases que nos encandila a los legos como yo, que lo escuchamos con la boca abierta, por su sencillez y por su lógica aplastante. Yo soy uno de sus fans y siempre que puedo veo sus clases en Youtube. El profesor Epstein dio una charla hace no mucho, en la que dejaba muy claro, con datos contundentes y una lógica aplastante, que el futuro de la propulsión en aviación (por muy duro que perezca) pasa por seguir quemando queroseno. La energía que contienen los enlaces químicos del queroseno es convenientemente extraída en los quemadores del motor de reacción para crear la propulsión necesaria (ver posts sobre el motor de reacción). Hoy por hoy este es el método, no solo más económico, sino también el más eficiente.

A finales de los años 30 y principios de los 40, en los Estados Unidos se formó un comité de expertos para asesorar al gobierno sobre cual iba a ser la planta motriz del futuro que iba a dominar los mercados. El informe final en 1941 de la comisión de expertos, entre los que se encontraban genios de la aeronáutica, como los profesores Von Karman, Millikan, Kettering y Mason entre otros, decía lo siguiente: "Las turbinas de gas (motores de reacción) pueden difícilmente ser considerados como una planta motriz viable en aviación. Principalmente porque  no pueden cumplir con los estrictos requisitos impuestos por la aeronáutica... La actual planta motriz de los aviones, basada en motores de combustión interna pesa unos 0,5 kg por cada CV generado y aproximarse a tales prestaciones con un motor de reacción parece de todo punto fuera de las posibilidades reales con los materiales existentes."

...y el lector pensará: ¡Se cubrieron de gloria, menudas lumbreras!

Pues nada de eso. Aunque en 1939 ya había volado un Heinkel Alemán con un motor a reacción (y se sabía), en realidad el informe fue técnicamente totalmente correcto. Con los materiales de la época era de todo punto imposible conseguir mejores prestaciones que las de los motores de pistones. Otra cuestión muy distinta es si se podía volar con un motor a reacción. Volar si se podía, pero de una forma totalmente ineficiente. En este blog ya se han comentado cosas parecidas al hablar de los ornitópteros, rotores Flettner, etc:


Energía y eficiencia

Empecemos por entender qué es la energía y el concepto de eficiencia aplicada a la aviación. En plan sencillo y sin fórmulas (para pilotos sin complicaciones).

La energía es la capacidad de generar trabajo, y el trabajo es la cantidad de desplazamiento creado por una fuerza. 

En aviación se puede decir que el desplazamiento creado es siempre circular moviendo un eje. En efecto para poder volar (ornitópteros aparte) hay que mover un eje, bien sea para girar una hélice delante de nosotros, para girar una hélice entubada (turbo-fan o reactor) o bien una hélice encima de nosotros (helicóptero). El concepto es el mismo, (Combustible - Eje - Empuje), tal como se muestra en la ilustración siguiente. Un motor, mueve un eje, que a su vez hace girar una hélice, la cual recoge el aire y lo acelera. El motor que mueve el eje se alimenta de combustible y como la energía ni se crea ni se destruye, lo que estamos haciendo es transformarla. La energía química pasa a ser cinética (movimiento) a través del proceso de transformación que sucede en el motor y en la hélice.



Existen muchas formas de energía que utilizamos para poder crear trabajo: la energía solar, química, nuclear, eólica, maremotríz, eléctrica, etc. Todas ellas son capaces de generar trabajo, pero unas son más eficientes que otras dependiendo de dónde y cómo las utilicemos. El término eficiente puede resultar engañoso, ya que si medimos la eficiencia de un motor de combustión interna, como el de un coche moderno, nos daremos cuenta inmediatamente que a pesar de los avances (incluidos los de la fórmula 1) no llega a ser muy bueno desempeñando su función. Estamos hablando de unas cifras de entre un 20% y un 25% de eficiencia (algo más en los motores diésel de última generación). SOA en la ilustración quiere decir "State of the Art", que se puede traducir por "el último grito" o lo más novedoso. En la ilustración se aprecia que los mejores y más nuevos modelos de motores de combustión interna en aviación (SOA) ofrecen un rendimiento de unos 15 CV por cada medio kg de peso del motor (unos 25 kW/kg).

Estas cifras en comparación a un Fórmula 1 son muy buenas. Téngase en cuenta de que un F1 con un motor cuyo peso aproximado podría rondar los 150 kg (el grupo propulsor entero) y genera unos 750 CV. Esto es 5 CV/kg solo, muy por debajo de los motores de aviación. Sin embargo, con estas cifras si metemos este motor en un chasis que pueda pesar unos 750 kg, alcanzaremos prestaciones increíbles, como pasar de cero (0) - a 160 km/h - otra vez a cero (0) en 5 segundos, o poder parar de 100 km/h a cero (0) en solo 15 metros... genial, pero ¿Es eficiente?

La eficiencia es entendida como la capacidad de generar trabajo a partir de la energía química contenida en los enlaces. En concreto la eficiencia en automoción al igual que en aviación sería la capacidad de convertir la energía en movimiento rotatorio de un eje (cigüeñal o turbina). Convertir solamente la cuarta parte de la energía empleada (25% en el mejor de los casos) es muy poco. ¿Qué ocurre con el porcentaje que no se convierte en trabajo? Pues simplemente que se pierde en forma de calor (energía calórica no aprovechable). Muy ineficiente, aunque conduzcamos felices todos los días nuestro flamante deportivo o volemos nuestra avioneta de última generación...

Parémonos a reflexionar un poco. Estas cifras de eficiencia de las que hablamos palidecen cuando las comparamos con el sistema más eficiente de la naturaleza. La célula (pronunciada con acento catalán, nos imaginamos a Punset). Pero es cierto. La célula es la unidad biológica funcional más pequeña del organismo que es capaz de transformar super-eficientemente su combustible natural (nutrientes, adenosín trifosfato, etc) en trabajo útil a través de los procesos metabólicos. Se llega a hablar de cifras del 50% al 60% en condiciones óptimas.

Almacenamiento y fuente de energía

La cantidad de energía se mide en Julios (el trabajo también). El julio se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton en un desplazamiento de un metro en la dirección de la fuerza. Con esta información, parece lógico entonces pensar que de lo que se trata aquí es de poder mover aire hacía atrás y cuanto más mejor (en el caso de los aviones comerciales).  Eso ya lo hacemos mucho mejor que los motores de F1, ahora bien, si queremos entender lo que va a ocurrir con la propulsión en aviación, lo primero que debemos de hacer es  distinguir entre almacenamiento y fuente de energía. ¿Cuánta energía se encuentra almacenada en el combustible? ¿Habría algún combustible mejor que el actual queroseno? Para poder responder estas y otras preguntas es necesario echar un vistazo a la densidad o cantidad de energía que poseen las cosas en su interior (en este caso energía en los enlaces químicos). En la tabla que se muestra a continuación se puede ver claramente la cantidad de energía en términos de densidad expresada en MJ/kg y en la columna de  al lado el precio en dolares que se debe de pagar por obtener esa energía medida en dólares por mega Julio (MJ). Un mega (M) es un millón de Julios).

Como podemos ver, la miel (para las abejas) es muy importante, pero para un sistema de propulsión no sería lo mejor, ya que solo obtendríamos 14 MJ por cada kg de miel y nos costaría 29 céntimos cada MJ. Es mejor comérsela. Mejor que la miel sería utilizar la grasa de pato/ganso (38 MJ), y mejor todavía el queroseno que habitualmente usamos. Mas que nada porque es mucho mas barato (0,018 dólares el MJ). Vale, pero ¿Por qué no existe entonces aviones propulsados por Gas Natural que es igual de eficiente y mucho más barato? o mejor ¿Por qué no existen aviones propulsados por hidrógeno (nada menos que 117 MJ/kg)? y la respuesta es la que ya hemos comentado más arriba. Poder se puede (se han hecho experimentos). Según el profesor Epstein nadie tiene una bola de cristal para predecir lo que nos depara el futuro, pero lo que si podemos hacer es aplicar el sentido común (que paradógicamente a veces es el menos común de los sentidos). El problema del hidrógeno en aviación no es tanto su inflamabilidad o dificultad para manejarlo, cuanto su forma de ser transportado. Para que un avión comercial moderno pueda llevar la suficiente cantidad de hidrógeno, como para poder ser utilizado como combustible de motor, necesitaría ser confinado dentro de un contenedor a presión de forma que este se convierta en líquido. Para poder hacer esto se necesitaría un tipo de contenedor tan voluminoso y pesado que no sería rentable de transportar. Simplemente el sistema gas/contenedor se vuelve ineficiente.

Un motor de reacción es básicamente un quemador. Quema casi de todo. ¿Ha visto el lector alguna vez despegar un avión en una pista mojada en un día de lluvia intensa? Que pasa con el agua que ingiere el motor? El diseño de estos motores con su cámara de combustión anular, permite que casi cualquier combustible pueda ser utilizado. ¿Se podría utilizar colonia? Si. ¿Se podría utilizar whisky? Si. Pero sería menos eficiente en términos de energía calórica y también más caro. Es simplemente por esta razón por la que no usamos "Eau de cologne" para propulsarnos. (...y lo del whisky porque sería un desperdicio no bebérselo).

¿Que ocurre con la energía eléctrica?, Tres cuartos de lo mismo. Tal como se mostraba en el cuadro. Es muy cara y es mucho menos eficiente. Basta echar un vistazo otra vez al mismo cuadro anterior con los valores obtenidos con las baterías.


Las baterías no recargables son ademas de muy ineficientes extremadamente caras (200 dólares por MJ). ¿Se pueden crear baterías con más densidad energética? La respuesta es si, pero eso conlleva un sin fin de problemas de difícil solución, como por ejemplo su estabilidad. Por poner un ejemplo, la marina de los Estados Unidos utiliza baterías con mucha más densidad de las que se pueden conseguir en la vida civil, pero tienen graves problemas de estabilidad. Pueden explotar con la energía de una granada, por ello las mantienen siempre alejadas de la Santa Barbara.

Otro error muy común es pensar que la electricidad es una energía "limpia", o en otras palabras, una energía libre de emisiones contaminantes. La energía eléctrica hay que generarla de alguna manera y la solar hoy por hoy no es ni mucho menos competitiva. ¿Qué ocurre con el Bio Fuel? pues para nada es sencillo de obtener. en la ilustración inferior se pude ver la diferencia de ciclos Obtención-consumo comparando el combustible convencional con el Bio Combustible. La gran ventaja de este último es que el ciclo es mucho más "limpio" o respetuoso con la naturaleza, pero como se ve para nada sencillo. Por ponerlo en plan simple: una cosa que es complicada de obtener quiere decir que es cara. En cuanto exista más demanda seguramente los productores querrán vender su producto y el sistema se vuelva más económico o más rentable para los productores. Hoy por hoy es viable, es respetuoso con el medio ambiente y ya se empieza a utilizar.




Otro gran problema de la propulsión es el almacenaje. La energía eléctrica es relativamente sencilla de transportar, pero es extremadamente difícil poder tenerla almacenada y lista para su uso en grandes cantidades. En la gráfica que se muestra a continuación se puede ver la relación entre potencia máxima medida en kW y energía almacenada en el interior de la aeronave o vehículo en MJ.

Se puede ver desde micro-drones superligeros, hasta aviones enormes y muy pesados. La relación es clara. se trata de una función lineal. Es decir, cuanto mas grande la aeronave, más energía necesita para ser propulsada, pero también necesita llevar almacenada mucha más energía para completar su misión. En el caso de los micro-drones con unos pocos voltios podemos hacerlos volar varios minutos, con lo que unas baterías son suficientes para completar su cometido. Sin embargo en el A380 (con un peso de casi 600 toneladas al despegue) las cifras son bestiales, no es de sorprender que para completar su misión, transportar unas 850 personas de un lado al otro del mundo, esta aeronave tenga almacenada más energía que un barco de guerra. Como suena (ver gráfico y comparar el avión con las fragatas).

¿Cuál es entonces el verdadero problema de los motores de aviación?

No hace falta tener un doctorado en ingeniería para darse cuenta inmediatamente de que el problema es la combinación o relación peso/potencia. (ver post sobre la trepada del 787 Dreamliner). Bien, pero el lector que, es muy avispado, puede decir entonces: ¡Aumentemos la potencia y aligeremos peso, que eso si se puede! Si, eso se está haciendo, pero dentro de unos límites, pues topamos con otro(s) problema(s). Al igual que los expertos asesores de 1941 nos encontramos con los materiales de nuestro tiempo. Existen muchos límites para el aumento de la potencia y el mayor de todos ellos sería la temperatura.

Para darse cuenta basta echar un vistazo al gráfico siguiente, donde se puede ver en ele eje de abscisas la temperatura creciente según se han ido construyendo motores más nuevos. En el eje de ordenadas se puede ver la relación peso/potencia o potencia/peso que también ha ido creciendo con el tiempo. Es evidente que a más potencia más temperatura. Llega un momento en el que si la temperatura rebasa unos límites, literalmente fundiremos el motor (se derretirán los álabes NGV, tal como se comentaba en este otro post.) 



La línea negra en el gráfico superior representa el ciclo ideal o teórico de Brayton del que ya se ha hablado en el post de los motores a reacción. Tal como se puede ver, hemos incrementado la relación potencia/peso en un 375% desde los primeros motores a reacción de los años 30, eso es mucho, pero también se puede ver que estamos a medio camino entre lo que hemos conseguido y la línea teórica que podría llegar a obtenerse. En realidad la línea ideal o teórica es inalcanzable, pero si es posible acercarse más a ella y esto es lo que intentan hacer los nuevos ingenieros aeronáuticos en el campo de la propulsión. Existe un amplio margen de investigación y desarrollo en este área. No estamos todavía en la zona más "asintótica" de la curva.

Otro punto importante donde se han alcanzado valores increíblemente altos es el apartado de la fiabilidad. Antiguamente (en los años 50) un avión que volara de Nueva York a Londres tenía un alto riesgo de sufrir alguna avería en alguno de sus motores (normalmente 4 motores de pistones) mientras cruzaba el Atlántico. No solo eso, a la vuelta de su viaje a Londres (unas 20 horas ida y vuelta) debía de ir directamente a los talleres para una revisión de motores en profundidad, bajándolos del avión y desmontándolos completamente. Esa era la tecnología de la época. Los motores sencillamente no eran fiables y necesitaban gran cantidad de mantenimiento. En el cuadro que sigue se puede ver la tendencia que sigue la industria en ese sentido. Las cifras y las tendencias son apabullantes, tanto que la autoridad de aviación civil a otorgado capacidades ETOPS de hasta cinco (5) horas de vuelo con un solo motor.


Tal como se aprecia se puede ver que la probabilidad de sufrir una parada de motor en pleno vuelo (In-Flight Shutdown rate) por cada 1000 horas de vuelo, se ha reducido desde 1 parada segura cada 2000 horas, hasta las 0,002 posibilidades cada 1000. Esto representa en la vida real que un piloto de transporte que comience a volar a una edad temprana con una compañía aérea, acabará retirándose a los 65 sin haber sufrido nunca una parada de motor en toda su carrera como piloto. 

Por otra parte, en la gráfica de la derecha se puede ver que el mantenimiento de los motores se ha reducido de forma que el número de horas que el motor puede estar montado en el avión (eje de ordenadas) se ha incrementado exponencialmente con el tiempo (eje de abscisas). 

¿Y que hay de la eficiencia que antes se comentaba?

Para ver donde estamos, lo mejor es echar un vistazo al siguiente gráfico, donde se puede ver que de todos lo propulsores que existen hoy en día, los de aviación son los más eficientes que se pueden tener y están a años luz en este sentido del resto de los medios de transporte convencionales. Los Ultra-High ByPass Ratio, con los que monta el C-Series de SWISS han traspasado ya la frontera del 40% de eficiencia en la dirección del 50%.

Recuérdese que el By-pass ratio es la relación o cantidad de aire que pasa por el Fan comparada con la cantidad de aire que pasa por el núcleo interno del motor (y por su cámara de combustión). Cuanto más aire pase por fuera de la cámara de combustión más alto es el índice de derivación o "ratio" (ver posts anteriores de motores). En otras palabras, es la relación de empuje Fan/cámara de combustión. . En la imagen siguiente se puede ver uno de estos motores altamente eficientes de nueva generación llamados Ultra-BPR. La característica fundamental de este motor es que utiliza grandes álabes (palas) para el Fan (Nf), siendo su número menor que los motores tradicionales. Es como si fuera una hélice entubada. El perfil aerodinámico de los álabes está estudiado para obtener velocidades supersónicas en las puntas sin perder eficiencia. Estos álabes están construidos con una clase especial de aluminio (hueco en su interior), con los bordes de ataque reforzados. El fan (Nf) es el primer escalón de compresión del sistema propulsor y en estos motores genera del orden del 80% del empuje (el resto es producido en la cámara de combustión).


Conclusión

La tendencia de la industria se dirige a la investigación y desarrollo de nuevos motores de ultra-alto índice de derivación (Ultra-BPR), ya que esta tecnología es la que (hoy por hoy) tiene más potencial de reducción de emisiones contaminantes, incremento de eficiencia y reducción de ruido. La tecnología de los "Geared turbofan" es la que puede poner en práctica todos estos beneficios por medio de la optimización de los perfiles aerodinámicos de los álabes y de la carcasa exterior, así como la reducción de tamaño del núcleo (core) del motor.




Los problemas que se deben de resolver, sin embargo es la de la instalación de estos motores en el ala o fuselaje. Al ser más grande el diámetro del Fan esto genera un aumento del área frontal. De la misma forma la barquilla aumenta el rozamiento con el aire. Se requieren estudios para optimizar todas estas cosas. Los resultados de las pruebas realizadas sobre este tipo de motores por la industria y por la NASA prueban que este es el camino a seguir. 


La primera generación de motores Ultra-BPR ha sido todo un éxito y ya se pueden ver instalados en algunos aviones, como el novedoso C-Series de Bombardier que equipará la flota de SWISS a partir de 2016. Una segunda generación de este tipo de motores ya se está estudiando y sin duda será todavía mas eficiente. El horizonte de estos motores se extiende más allá del 2030, sin que haya de momento algún otro tipo de propulsión que pueda generar mejores características en la industria del transporte aéreo.

En el cuadro inferior se pueden ver los beneficios obtenidos en términos de reducción de ruido, emisiones contaminantes y eficiencia, así como los valores que se esperan alcanzar en el futuro a corto y medio plazo.


En el gráfico inferior se muestra la relación que existe entre compresión del aire (FPR) y la eficiencia propulsora del Fan. Desarrollando mejores Fan se podrán alcanzar mejores cifras de eficiencia.


Como se puede apreciar en el gráfico inferior, se tiende al uso de un Fan de mayores dimensiones con una mayor cantidad de aire propulsado por el propio Fan y menos por el núcleo del motor.


En gráfico que sigue se pueden ver las dos generaciones de nuevos motores y las ventajas que se esperan de ellos en 2025 con la segunda generación.


El desarrollo de bio-combustibles y refinamiento de los ya existentes basados en el queroseno es la tendencia que se va a seguir en los próximos años. Existe un amplio campo de investigación en cuanto al incremento de la eficiencia de los motores, mediante el empleo de nuevos materiales que puedan ofrecer características muy beneficiosas para los nuevos propulsores. El futuro pasa por la inclusión en los diseños de nuevos materiales, la nanotecnología, el nuevo software y la impresión 3D. En cuanto al nuevo software, hay que hacer mención del cada vez más conocido "Big Data" y del uso de sensores. En los aviones de nueva generación dotados de este tipo de software y sensores las propias señales que mandan los componentes del avión sirven para ahorrar dinero cuando son procesadas convenientemente. Esto es información para que el sistema se vuelva 'inteligente'. Las piezas que más suelen pasarse al lado 'smart' son los motores en los que podría haber hasta 5.000 elementos monitorizados que vigilaran la más mínima variación de la temperatura o de la presión para comunicárselo al piloto o al personal de tierra.

Este seguimiento pormenorizado de la flota proporciona a las aerolíneas una enorme cantidad de datos que les permitirán prevenir ciertos contratiempos y, además, les ayudarán a ahorrar millones de euros al año.

Mantenimiento eficiente y prevención de riesgos
Una de las principales ventajas que proporciona este seguimiento es la posibilidad de conocer en cada momento el estado de todos los componentes de los aviones. Esto permite a las compañías empezar a personalizar el mantenimiento de su flota en función de cómo se encuentre verdaderamente en lugar de seguir una rutina. Así si hay partes afectadas se podrán reemplazar o arreglar cuando se necesite. Esto, además de evitar posibles accidentes, ahorra a las aerolíneas las reparaciones o reemplazos más enrevesados y costosos. Un ejemplo sería la tecnología que aplica GE Aviation en sus motores que hace que detecten cualquier pequeño fallo antes de que adquiera las dimensiones suficientes como para causar problemas.

Ahorro de combustible
Otra de las aplicaciones de este seguimiento, que también tiene que ver con los motores, es el ahorro de combustible. De nuevo, desde GE explican que el sector "destina una media de 200.000 millones de dólares al año a esta partida, por lo que reducir un 2% el consumo supondría recortar en unos 4.000 millones este gasto"

Los motores inteligentes calculan in situ la velocidad adecuada para no consumir combustible de más y avisan cuando se emplea demasiada cantidad para cubrir el trayecto. Si se hiciera caso a sus indicaciones, y sin variar un ápice las características de la nave, las compañías podrían reducir en mayor o menor medida su gasto en combustibles. Por ejemplo, AirAsia consiguió ahorrar el año pasado entre 30 y 50 millones de dólares usando sensores de General Electric . En parte gracias a estos avances, la aerolínea pudo ampliar sus rutas.

¿Es todo lo expuesto más arriba razón suficiente para aconsejar a un joven a emprender los estudios de ingeniero aeronáutico? En mi modesta opinión creo que si. Todavía queda mucho por hacer en este sentido.


La respuesta entonces está clara, aunque nadie tienen una bola de cristal para saber lo que va a ocurrir en el futuro, hay que ser realista. No vamos a ver aviones comerciales propulsados por energía eléctrica ni por otros tipos distintos a los que aquí se ha comentado. 

2 comentarios:

  1. Manolo:

    Interesantísima entrada, y en relación con lo que venimos comentando,ilustrativa de cómo ha sido la evolución (que no revolución) de los motores a reacción. No habrá un gran cambio,pero es apasionante ver las vías que mencionas para llevar al límite la tecnología (¡nanotecnología! ¡impresión 3d! ).

    Sobre el hidrógeno como combustible para aviación, recuerdo un capítulo del libro de Ben Rich "Skunk Works" en donde cuenta que antes de centrarse en el A-12 "Oxcart",Lockheed (y a ello se dedicó una temporada Rich)estuvo investigando los propulsores de hirdógeno,que, al parecer, eran, como mínimo,"temperamentales",provocando explosiones que tuvieron al vecindario de Burbank entretenido durante una temporada hasta que los desecharon por peligrosos...

    Y una pregunta de ignorante a propósito de la propulsión eléctrica; ha habido proyectos (de esos tipo años 50 que tanto nos gustan) de establecer plantas solares en órbita y enviar la energía a la tierra a través de microondas.Puestos a fantasear,¿sería viable alimentar una aeronave de propulsión eléctrica con un haz desde tierra ( o desde el espacio,ya puestos... :)) evitando el almacenamiento (y el peso) de baterías u otros generadores abordo? Por especular que no quede...
    Un saludo.
    Pablo.

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    1. Hola Pablo, muchas gracias por tus siempre interesantes aportaciones. Pues si, claro que sí. Ha habido y sigue habiendo un montoón de ideas sobre combustibles alternativos y el empleo de la electricidad desde tierra o incluso desde el espacio. No sé si has oído hablar del Electric Takeoff. Puedes ver un esquema de esta idea aquí: http://electrictakeoff.com

      Es una idea algo radical, pero tiene su cosa. Al principio me la tome a coña, pero dándole vueltas le fui sacando jugo a la cosa. Sin embargo no creo que se pueda poner en práctica, al menos tal como está planteada actualmente.

      Otra cosa que si he visto es la idea de hacer el tangle o tethering (entrelazamiento) desde el espacio, pero eso todavía es más complicado. Se han hecho muchas pruebas y si no se ha podido establecer un estandar hoy en día es casi siempre porque no es rentable (en terminos económicos o de tiempo) o bien no es lo suficiente emente seguro.

      Estoy preparando también un post sobre ello, pero tendrá que der para despues del verano :)
      Un cordial saludo y cono siempre un placer recibir tus aportaciones.
      Manolo

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