Aviones menos contaminantes, mejores y más eficaces
No cabe la menor duda de que el crecimiento del volumen de vuelos aéreos en Europa va a incrementar el impacto de este modo de transporte en el entorno. La Comisión Europea se ha venido dedicando desde 1989, desde el II Programa Marco, a formular soluciones para reducir el impacto ambiental. Daniel Chiron presidió una reunión sobre las claves del aumento de eficacia y reducción de la contaminación de los aviones durante la exposición y conferencia Aerodays 2006, celebradas en Viena (Austria) los días 19 al 21 de junio. "El entorno es una preocupación creciente en Europa", declaró. "Ya por el año 1989, el II Programa Marco contaba con proyectos de protección de la naturaleza. Hoy, la diferencia es que ha crecido el número de aspectos problemáticos, debiéndose resolver el aumento de las emisiones de óxido de nitrógeno, dióxido de carbono y ruido. ACARE establece en su informe Vision 2020 la necesidad de reducir las emisiones de CO2 en un 50 % y las de acústicas en un factor de dos", añadió. Los muchos proyectos existentes abordan los problemas desde diversos ángulos. Los aviones modernos son de una complejidad superior; la reducción del impacto medioambiental descansa, sobre todo, en la eficacia de los motores -y por consiguiente el carburante utilizado- y el eficacia de la propia nave. Esta declaración de intenciones puede parecer evidente, pero en realidad son miles las modificaciones destinadas a mejorar el rendimiento y eficacia de un avión. Desgraciadamente, algunas modificaciones repercutirán negativamente en el rendimiento de determinados sectores, por lo que deben buscarse soluciones de compromiso. Nick Peacock, director de Investigación y Tecnología de Rolls Royce, socio de los muchos proyectos de investigación en curso, ha declarado: "El diseño es sinónimo de compromiso. Se dijo que el [Airbus] A380 pasó por ese 'trance' para reducir los niveles acústicos. ¿Que si hay que contrabalancear emisiones y ruido? Desde luego, aunque debe intentarse mantener ambos en los niveles más bajos. Nosotros desarrollamos la tecnología; a otros les corresponde aplicar la tecnología", indica. Los proyectos específicos de Peacock están relacionados con el diseño económico de los reactores. "Desde 1990, se ha reducido en el 24 por ciento las necesidades de combustible. Sin embargo, el rápido crecimiento del tráfico aéreo no hará más que agravar el impacto medioambiental", advierte. El informe ACARE Vision 2020 proyecta reducciones drásticas de emisiones y ruido. "Los objetivos fijados desbordan ambición. Entendemos que para alcanzar este nivel de eficacia, hay que dar un salto tecnológico. Los objetivos necesitan el apoyo de los gobiernos nacionales, la UE, etc. Ahora bien, hacen falta soluciones radicales para mejorar motores, estructuras y gestión del tráfico", según dijo. Rolls Royce ha desarrollado una visión tecnológica para los próximos cinco, 10 y 20 años. Los productos disponibles están adaptados para probar mejoras posibles. El proyecto ANTLE, a punto de concluir su andadura de cinco años con financiación del V Programa Marco, reúne a 19 socios dedicados a reformar y rectificar piezas individuales para aumentar el rendimiento de los aviones. "Contamos con las universidades para hacerse cargo de al reflexión teórica", explica Peacock. El grueso de las tecnologías utilizadas en el motor ANTLE, estrenado con éxito en 2005, se trasladarán a la próxima generación de motores. El motor quizás sea el elemento central del avión, al generar velocidad de elevación y quemar queroseno. El reactor necesita dar un salto significativo para ganar eficacia, como bien dice Nick Peacock. Ahora bien, no es, ni mucho menos, el único componente capaz de aumentar los niveles de eficacia. Las otrora punteras tecnologías que sustentan muchos de los sistemas aeronáuticos ya no sirven o no cumplen los criterios ambientales. La Plataforma tecnológica "Power Optimised Aircraft" (POA) contempla sustituir gran parte de la tecnología hidráulica y otra actual por tecnología eléctrica. Lester Faleiro, responsable de Investigación y Tecnología de Leibherr-Aerospace y coordinador de proyecto, resume el concepto original: "Reducir el peso, para reducir el consumo y, por consiguiente, la cantidad de combustible necesaria. Estamos pasando a sistemas eléctricos, que son más eficaces". "Los sistemas del avión se activan mediante una caja de cambios mecánica o la potencia del carburante. Estamos trabajando en la conversión eléctrica de todos los sistemas, desde las bombas de combustible hasta los rodamientos. Los aceites hidráulicos y de cojinetes son productos extremadamente perjudiciales para el medio ambiente. La proporción de componentes eléctricos se incrementará, no sólo en el nuevo Boeing 787, sino también en el Airbus A380", explica. La aeronave puede concebirse como un conjunto coherente; ahora bien, desglosado en sus diversos sistemas, correspondientes a distintas tecnologías, presenta una variedad desconcertante de procesos. La sustitución por sistemas eléctricos del proyecto POA generará economías. Los objetivos apuntan a reducir un 25 por ciento la potencia no propulsiva máxima y un 5 % el consumo de carburante, así como toda una serie de costes periféricos, como los de mantenimiento, producción y fiabilidad. De hecho, estos objetivos ya tienen concreción, con una diferencia adicional: "El modelo de POA pesa más que un avión tradicional, pero mejora la eficacia de combustible. No parece correcto, pero desde el punto de vista holístico funciona", afirma Faleiro. Los automovilistas probablemente muestren interés por la seguridad de los aviones eléctricos, ya que son tan habituales las averías eléctricas en la carretera. "la seguridad es un impulso, un freno no", insiste. "Los sistemas tradicionales, como el tren de aterrizaje por ejemplo, cuentan con tres mecanismos de seguridad. Los sistemas eléctricos los tienen en número superior", dijo. AWIATOR es otros proyecto de plataforma tecnológica financiado por el VPM. Cuenta con 23 socios de la UE e Israel. Está previsto que termine a mediados de 2007. Los trabajos de AWIATOR están relacionados con el ala y los ahorros de energía. El ala es la pieza del avión más antigua y más adaptada, ya que es la que hace posible el vuelo. Sin embargo, quedan muchos ajustes y mejoras por hacer. Varios programas de trabajo versan sobre la gestión de turbulencias y vórtices, control de carga, diseño de piezas del ala para reducir tanto el ruido como el consumo de combustible, diseño de spoilers, longitudes de alas y alerones. Jens König, de Airbus Deutschland, es el administrador de proyectos interdisciplinarios de AWIATOR. "Se han programado 45 horas de vuelo en un Airbus A340 para el periodo que va entre julio y diciembre de 2006. Ahora bien, el A340 ya es un avión antiguo; las tecnologías se desarrollarán para los aviones del mañana", puntualizó. Jens König señala que muchos de los programas de trabajo corren a cargo de PYME; el planteamiento de la Plataforma tecnológica ha captado el interés de varias universidades, lo que a su vez permitirá desarrollar la cadena de innovación. Sin embargo, está convencido de que podría producirse un salto cualitativo, calificando la Iniciativa tecnológica CLEAN SKY como un posible punto de partida. En lo que respecta al ruido de los aviones, la Plataforma tecnológica SILENCE(R) tiene como finalidad desarrollar tecnologías capaces de reducir la cantidad absoluta de ruido generado por las aeronaves. "Se han ensayado 35 grandes prototipos", anuncia Eugène Kors, de Snecma, coordinador del proyecto. "La diversidad de aviones admite multitud de soluciones. Ya tenemos designadas 14 plataformas diferentes; procede ahora establecer las adecuaciones de uso con las naves", afirma El objetivo del proyecto es reducir en 10 decibelios el nivel de ruido para el año 2016. El proyecto se concentra en el tren de aterrizaje, los motores y los mecanismos de elevación. Como ocurre en el proyecto ANTLE, los ajustes posibles son innumerables, y el motor parece ser la fuente de ruido más obvia. Pues no lo es, según indica el señor Kors: "El 50 por ciento del ruido producido en el despegue es debido al tren de aterrizaje". Se han probado los diseños de varios subgrupos en túneles de viento y prototipos de vuelo. Muchas de las innovaciones, tales como las válvulas de entrada rediseñadas, ya han sido sometidas a procesos de reducción de ruido sin registrarse pérdidas de rendimiento. Se han incorporado en los nuevos aviones, como el A380, otras tecnologías, tales como los paneles simples para la alimentación del reactor. Los prototipos presentan varias mejoras, desde el rediseño de gases de combustión hasta las bujías. Las tecnologías activas, como son los ventiladores de entrada, son sumamente prometedoras, como también lo son las entradas para las carcasas de los motores. Las tecnologías activas desempeñan un papel adicional en el proyecto ARTIMA, que emplea tecnologías "inteligentes" para hallar nuevos métodos de mejora del rendimiento y realización de ensayos de diagnóstico. Gregorio Kawiecki es director de Investigación y Desarrollo en Gamesa Desarrollos Aeronáuticos. Describiendo el lugar de las sustancias inteligentes en un avión, el señor Kawiecki retrata el contenido de esas sustancias. "Una sustancia inteligente tiene propiedades específicas. Cambia de forma sometida a campos exteriores, ya sean magnéticos o eléctricos". El señor Kawiecki explica que la sal común o de mesa muestra propiedades de una sustancia inteligente. "Crece ligeramente al absorber una corriente eléctrica. En el otro sentido, mengua. Ahora bien, si sujetamos un bloque de la sustancia inteligente a una mesa, la expansión o contracción del bloque tendrá un impacto en la mesa. Ahora imaginemos que la corriente tarde no más de un segundo, la expansión brutal generará una onda de choque". Ambas propiedades resultan de especial utilidad para la fabricación de aviones más eficaces y la detección de fallos y desperfectos en las estructuras. El material inteligente acoplado a una pieza del avión permitirá amortiguar las vibraciones producidas. Se ahorrará energía ya que las vibraciones ocasionan pérdidas de eficacia a través de efectos de arrastre entre otros. "Podemos alcanzar una reducción del 10 % de las vibraciones de las alas a través de un dispositivo piezoeléctrico", afirma entusiasta el señor Kawiecki. La segunda propiedad -la generación de una onda de choque- podrá servir para detectar desperfectos en las piezas metálicas. Los detectores pueden adaptarse, lo mismo que los sonares y los radares, para determinar el comportamiento de las reflexiones de ondas de choque. Las irregularidades de las reflexiones revelan irregularidades en el componente. Según explica el señor Kawiecki, la tecnología de detección de daños ha venido localizando grados de imperfección. A largo plazo, ambos usos de una tecnología sencilla servirán para detectar al instante cualquier daño o fallo en los aviones, tanto en la fabricación como en vuelo, con el fin de promover la seguridad, reducir las vibraciones y, por lo tanto, aumentar la eficacia del combustible. La tecnología de ARTIMA está lista y es económica, dos factores de éxito. En relación con los ensayos llevados a cabo, el señor Kawiecki indica: "Los componentes utilizados para generar ondas de choque cuestan nueve euros". Los avances de la construcción van a simplificar la fabricación de los componentes, en particular los grandes elementos y paneles. El proyecto AGEFORM, financiado con cargo al VPM, consiste en un proceso de fundición del metal, en especial aleaciones de aluminio y litio, con un grado muy alto de precisión. El coordinador del proyecto de ALCAN, Frank Eberl, comenta que el proceso de vacío da nuevas esperanzas a la industria metalúrgica, al desarrollarse constantemente aleaciones más sólidas y más flexibles, lo cual significa que los aviones de metal todavía tienen futuro. El proceso desarrollado podría generar reducciones significativas en el tiempo de producción y desarrollo, y por lo tanto ahorros de coste sustanciales. El proceso de formación confiere a la fundición de aleaciones un elevado grado de precisión. Ahora bien, proyectos como INCA han investigado la detección de desperfectos en piezas en apariencia perfectas. Este proyecto peculiar, financiado con cargo al VPM, buscó socios en Estados Unidos y Canadá, "pero queríamos una base europea para la tecnología", afirma el doctor Sönke Seebacher, de Airbus, coordinador del proyecto. "INCA es un proyecto orientado a las PYME, encaminado a mostrar los resultados de los nuevos procesos técnicos para la fabricación y el mantenimiento", agrega. El grupo ha investigado las técnicas de termografía, estudio de las fuerzas de cizalladura, nuevas sondas eddy actuales, rayos X, técnicas de resonancia y fusión de datos, entre otros procesos de nombres exóticos. Sin embargo, quizás el proceso clave sean los ultrasonidos láser, capaces de escrutar la integridad de objetos curvos. Se hizo necesaria la participación del grupo canadiense que inventó el proceso y las empresas estadounidenses que comercializaron la técnica. Los fondos del Programa Marco pueden invertirse en variedad de sectores. Tal es la complejidad de la actual industria aeronáutica que muchos proyectos sólo se pueden llevar a cabo en cooperación y contando con unos conocimientos de ingeniería precisos, exactos y a menudo único. Son proyectos estelares del Programa Marco, consistentes en utilizar la cooperación para determinar y comercializar soluciones prácticas. Todos los proyectos referidos tienen como finalidad contribuir a la economía, ligereza, eficacia, la comodidad, la no contaminación y, sobre todo, la seguridad, no sólo de la industria aeronáutica europea, sino también de la economía del continente, en beneficio de todos los ciudadanos.
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Austria