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Passive Ice Protection System

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Un novedoso sistema descongela aviones mediante el calor de sus motores

La mayoría de los sistemas de descongelación de aviones tienen que generar energía para los calentadores. Una nueva alternativa extrae con eficacia el calor que producen los motores.

Transporte y movilidad
Tecnologías industriales

El engelamiento en los aviones es común y peligroso. Una capa de hielo en las alas y las superficies de control puede cambiar su forma, lo que podría afectar al control de la aeronave. El hielo también añade peso. En determinadas condiciones, normalmente a altitudes bastante bajas, las nubes de congelación pueden contener gotas de agua que permanecen líquidas a pesar de que su temperatura está por debajo del punto de congelación. Al entrar en contacto con cualquier superficie sólida, las gotas se congelan instantáneamente sobre dicha superficie. Bastan unos segundos para formar una capa gruesa de hielo que puede ser extremadamente peligrosa para aviones pequeños, que deben evitar por completo tales nubes. Los aviones más grandes llevan sistemas de deshielo. Los tipos principales calientan el ala y la entrada de aire del motor, a través de elementos eléctricos o un sistema de aire caliente. Estos sistemas son fiables, pero consumen mucha energía: hasta el 40 % de la energía total que produce la aeronave. Cualquier reducción en el consumo de energía en este sistema supondría un importante ahorro económico para el operador.

Aprovechar el calor residual

El proyecto PIPS, financiado con fondos europeos, desarrolló un sistema de calefacción nuevo. En lugar de generar calor a un gran coste, el sistema transfiere el calor residual de los motores a la entrada de aire del motor, y logra así alcanzar una gran eficacia. El sistema se ha diseñado para que forme parte de la toma de aire de aviones turbohélice de tamaño medio. Sin embargo, podría llegar a adaptarse a cualquier avión que tenga motores calientes cerca de las alas, es decir, prácticamente cualquier avión. El sistema, cuya patente está en tramitación, se llama «Capillary Pumped Loop». «Se trata de un circuito cerrado en el que circula un fluido, el metanol, que siempre está saturado —explica el coordinador del proyecto, Romain Rioboo—. Eso significa que siempre está en el punto de cambio de fase entre líquido y vapor». El motor suministra calor al evaporador, que evapora el líquido. El metanol gaseoso circula hacia el condensador, donde vuelve a su estado líquido y libera calor. El líquido regresa al evaporador por capilaridad mediante un sistema de bomba pasiva. La física del cambio de fase entre líquido y gas hace que el líquido pueda absorber y transportar una gran cantidad de calor. Por tanto, el sistema es muy eficiente y aprovecha el calor del motor que de otro modo se desperdiciaría. Así se evita generar grandes cantidades de calor como ocurre en los sistemas de deshielo convencionales.

Grandes progresos

El proyecto alcanzó el nivel de preparación tecnológica 5. El concepto se demostró, pero la tecnología aún necesita perfeccionarse. En un principio, los investigadores planearon utilizar componentes disponibles comercialmente. Sin embargo, los problemas que han surgido durante el proyecto dieron paso al diseño de un sistema completamente nuevo. Se logró el objetivo, pero a costa de algunos retrasos. «Aún tenemos que cambiar el diseño del condensador para mejorar la distribución del calor en la superficie de la admisión del motor —agrega Rioboo—, y probar el cambio antes de contemplar las pruebas de vuelo». Sin embargo, en pruebas de laboratorio y en túnel de viento de hielo, el proyecto logró una transferencia de calor eficaz en una configuración de motor modelo de tamaño completo y transportó hasta diez kilovatios de calor en condiciones de engelamiento. Esto supera los requisitos para un sistema de deshielo. El desarrollo futuro es incierto. Si se logra llevar a cabo, el resultado será una tecnología de deshielo de aviones barata y eficiente.

Palabras clave

PIPS, aeronave, deshielo, sistema, intercambio de calor, Capillary Pumped Loop, metanol

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