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Motores de avión más eficientes reducen los costes de funcionamiento y el impacto medioambiental

El sector aeronáutico es uno de los emisores de gases de efecto invernadero (principalmente CO2 y NOX) en mayor crecimiento, debido al combustible que consume. La Unión Europea se comprometió a colaborar con el sector industrial a fin de reducir las emisiones, un objetivo al que ha contribuido el proyecto financiado con fondos europeos E-BREAK al mejorar la eficiencia de los motores.
Motores de avión más eficientes reducen los costes de funcionamiento y el impacto medioambiental
El equipo de E-BREAK desarrolló componentes de avión más ligeros y avanzados, capaces de soportar temperaturas y presiones más elevadas. El equipo de E-BREAK aumentó al máximo la capacidad del motor para funcionar en toda una serie de condiciones de vuelo (incluido el despegue, vuelo de crucero y aterrizaje) y en diversas condiciones meteorológicas, a la vez que mejoró el rendimiento de subsistemas internos, tales como los sistemas de sellado, así como la precisión, el peso y la capacidad de carga de los dispositivos del motor.

Subsistemas mejorados para lograr motores más robustos con mantenimiento predictivo

El impulso hacia unos motores más eficientes y fiables ha dado como resultado núcleos de motor más pequeños que funcionan a temperaturas y velocidades más elevadas, con relaciones de presión superiores y requieren menos mantenimiento programado. Proyectos anteriores se habían centrado en las tecnologías de los núcleos de motor, por lo que E-BREAK se estableció para abordar la evolución de los subsistemas de motor, que deben adaptarse a las nuevas limitaciones de las tecnologías de los núcleos.

Como coordinador del proyecto E-BREAK, el Dr. Manuel Silva explicó que «Un motor es como un rompecabezas. Si mejoras una parte, debes tener en cuenta el efecto de este cambio sobre las otras partes. Los sistemas de apoyo de diseño general que denominamos «facilitadores tecnológicos» permiten que las diferentes partes funcionen en conjunto, de manera eficaz y sin fisuras, en una amplia gama de motores de avión».

Los sistemas de refrigeración por aceite y aire para el control de la temperatura son un ejemplo de facilitadores tecnológicos. Aunque un avión debe utilizar la mayor parte de su caudal másico de aire de entrada para generar la fuerza de empuje, también necesita aire para evitar que el aceite se sobrecaliente, lo que podría dañar el motor. El equipo de E-BREAK desarrolló unas tecnologías de sellado con un mejor rendimiento para los sistemas de aceite y aire, para mejorar aún más el rendimiento global del motor a presiones extremadamente elevadas.

El equipo de E-BREAK también logró otras innovaciones clave. Por ejemplo, la mejora de los revestimientos desgastables entre componentes del motor que rozan entre sí y, por tanto, tienden a sufrir degradación, como, por ejemplo, el material situado entre las puntas de los álabes y su alojamiento. El equipo del proyecto también logró una innovación importante al reducir el peso del motor mediante la posibilidad de utilizar álabes de turbina más ligeros, construidos con una nueva aleación intermetálica de aluminoide de titanio. Aunque se considera que es una aleación muy prometedora, ha sido difícil procesarla. El equipo del proyecto logró optimizar el diseño y la fabricación del álabe después de realizar pruebas sobre las propiedades y el rendimiento de la aleación en vuelo.

Otra contribución importante de E-BREAK fue su sistema de supervisión de la salud, que anticipa el deterioro de los componentes del motor. El sistema utiliza sensores y algoritmos avanzados para identificar con exactitud la ubicación de un problema. Anteriormente, como a menudo se desconocía la ubicación de un fallo, por precaución, los ingenieros sustituían diversas piezas. El sistema de E-BREAK reduce el tiempo que las aeronaves están inmovilizadas para realizar reparaciones, reduciendo así los costes generales de mantenimiento y la pérdida de ingresos por la reducción del tiempo de vuelo. Crucialmente, también aumenta la seguridad global gracias a la identificación precisa de los problemas.

Persiguiendo los objetivos

El Consejo Asesor para la Investigación Aeronáutica en Europa (ACARE) ha establecido un objetivo de reducir en un 50 % las emisiones de CO2 por kilómetro y pasajero, en un 80 % las emisiones de NOX y en un 15 a 20 % el consumo específico de combustible (SFC), que es un indicador de la eficiencia del consumo de combustible de los motores de reacción.

El proyecto E-BREAK forma parte de una iniciativa más amplia financiada por la Unión Europea para reducir las emisiones centrada en mejorar los motores de los aviones y que incluye los proyectos LEMCOTEC, NEWAC, DREAM, VITAL y ENOVAL. Estos proyectos en conjunto reducirán las emisiones de CO2 procedentes de la aviación entre un 21 % y un 32 % y las de NOX entre un 65 % y un 70 %, según el tamaño del motor.

Tal y como concluyó el Dr. Silva: «Los resultados obtenidos por E-BREAK proporcionan los pasos cruciales para garantizar la compatibilidad de una nueva generación de subsistemas de motor con las mayores limitaciones de temperatura, presión y masa de los motores del futuro, necesarias para cumplir con los objetivos de ACARE. Mediante estos esfuerzos, el sector de la aviación y las personas que se benefician de él, pueden esperar con confianza la llegada de un transporte aéreo aún más eficiente, fiable y seguro y, además, más respetuoso con el planeta Tierra».

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Palabras clave

E-BREAK, mantenimiento predictivo, tecnologías de los núcleos de motor, facilitadores tecnológicos, sistemas de refrigeración por aceite y aire, revestimientos desgastables, aluminoide de titanio, aleación intermetálica
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