Motores turbofán con engranajes de alto rendimiento Un grupo de investigadores financiado con fondos europeos ha implantado métodos innovadores, tanto experimentales como teóricos, con la finalidad de estudiar cómo las variaciones de la tolerancia de ingeniería de las cajas reductoras de los aviones pueden afectar a la transmisión. Transporte y movilidad Energía Investigación fundamental © jannoon028, Shutterstock El mercado aeronáutico está pasando gradualmente de utilizar motores turbofán convencionales a motores con engranajes cuya mayor eficiencia permite reducir el consumo de combustible. El diseño del sistema de transmisión de potencia, además de resultar fundamental para incrementar la densidad energética en ratios de velocidad de operación alta, debe tolerar cualquier variación que pudiera comprometer la eficiencia. En el seno del proyecto OPTIMIZE (Design of experiments to optimize design solutions for a power reduction gearbox), financiado con fondos europeos, un equipo investigador diseñó métodos experimentales para evaluar el efecto de la variación de la tolerancia de ingeniería en la eficiencia de los engranajes. El objetivo fue analizar el impacto de la desviación total de la inclinación acumulada, la desviación total del perfil, la desviación helicoidal total, así como otros parámetros, entre ellos el ángulo de presión, la capacidad de carga, el desgaste de los dientes y las pérdidas de ruido. El equipo investigador, mediante la realización de pruebas con dos grupos de engranajes de geometría diversa, obtuvo datos valiosos relacionados con la resistencia al desgaste, los errores de transmisión y las pérdidas de potencia. El primer grupo incluía engranajes con errores microgeométricos generados durante el proceso de fabricación, mientras que el segundo estaba compuesto por engranajes con una geometría optimizada. Las bancadas de prueba incluyeron sensores de fuerza, acelerómetros y codificadores, así como software para analizar las señales de diferentes sensores. El trabajo experimental concluyó con simulaciones numéricas que empleaban herramientas de análisis del contacto de los dientes con carga (LTCA), gracias a las cuales se pudo estimar la gráfica de errores de transmisión y mostrar el patrón de los cojinetes teniendo en cuenta tanto los ángulos del eje como la carga. Las mejoras en el funcionamiento de los engranajes vienen provocadas, principalmente, por demandas continuas de los operadores de motores turbofán con engranajes, quienes desean incrementar la densidad energética en un paquete compacto y ligero con unos costes de fabricación y operación bajos, emisiones sonoras reducidas y una mayor fiabilidad. Las herramientas del proyecto OPTIMIZE pueden contribuir a hacer realidad estos deseos. Palabras clave Turbofán con engranajes, tolerancia de ingeniería, caja reductora, transmisión de potencia, OPTIMIZE, análisis del contacto de los dientes con carga
