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Imagen bajo licencia Creative Commons Zero. Autor: Ross Parmly

En la actualidad se están buscando alternativas y soluciones cada vez más avanzadas para mejorar la eficiencia de los medios de transporte. En la aviación, el consumo de combustible se está convirtiendo en un factor de gran importancia, ya que es uno de los costes más determinantes para las aerolíneas.

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Para mejorar la eficiencia del consumo de combustible, los fabricantes de aeronaves recurren a mejoras aerodinámicas mediante el empleo de dispositivos de punta de ala (winglets) y la optimización de las superficies aerodinámicas. Los fabricantes de motores por su parte, realizan principalmente mejoras de la eficiencia termodinámica y propulsiva de sus productos.

En éste ámbito de la propulsión, para mejorar la mencionada eficiencia propulsiva, las tendencias que están siendo implementadas en la actualidad se basan en el aumento de la masa de aire implicada en la propulsión, incrementado la relación de masas de aire del motor. Esta relación  es el ratio entre la cantidad de aire frío que pasa por el fan y la cantidad de aire caliente que pasa por el generador de gas. También se está investigando en la tecnología Propfan, que se basa en una solución intermedia entre motores turbohélice (alto rendimiento propulsivo pero baja velocidad de crucero) y turbofan (menor rendimiento propulsivo pero a una mayor velocidad de crucero).

La  última estrategia de propulsión que se está desarrollando, sólo a nivel de investigación, y en la que actualmente está trabajando ALTRAN, consiste en la ingesta de capas límite, rellenando las estelas mediante una propulsión distribuida.

El principio de ingesta de capa límite aplicado al fuselaje consiste en la re-energización de dicha capa viscosa mediante la succión del motor situado en la parte trasera del mismo, lo que permite que la capa límite tenga menor tamaño y que el flujo de aire esté perfectamente adherido a las superficies aerodinámicas. Esto supone un ligero incremento en la resistencia de fricción, pero también una reducción importante de la resistencia, ya que el tamaño de la estela se reduce y compensa con creces el incremento de pérdidas por fricción.

Ilustración 1: Efecto de rellenado de estela en la eficiencia propulsiva

 

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La NASA y DisPURSAL mediante sus últimas investigaciones, ha demostrado el potencial de ahorro de energía que se lograría mediante esta tecnología.

Por otro lado el propulsor localizado en esta ubicación, detrás del fuselaje, rellena la estela (Ilustración 1) donde la velocidad del aire o la presión, de no existir esa propulsión distribuida, serían   muy bajas con lo que se reduce la resistencia al avance del conjunto del fuselaje.

Actualmente, ALTRAN Innovación investiga y desarrolla nuevas tecnologías para el ahorro del consumo de combustible. En el Ni+Do, área de ALTRAN dedicada a la innovación tecnológica, se está desarrollando el programa ARIS (Auxiliar Rear Impulse SystemPlantoys De Coche Natural PolicíaJuguete Madera 8wmNn0) que investiga la posible integración de un sistema propulsivo mediante hélices contrarrotantes situadas en la parte posterior del fuselaje de aeronaves actualmente en servicio, siguiendo los mismos principios que la NASA ha investigado para aeronaves futuras.

Ilustración 2: Sistema ARIS

El sistema ARIS no es tan ambicioso como los vistos en las últimas investigaciones de la NASA o el DISPURSAL (proyecto de investigación de la EU), pero tendría una aplicación más inmediata y extensiva a múltiples flotas en servicio.

ARIS se basa en el rellenado parcial de la estela mediante dos hélices contrarrotantes localizadas en la parte trasera del fuselaje e impulsadas por sendos motores eléctricos de 300KW en total. Las hélices, a pesar de encontrarse inmersas en una zona de fuerte turbulencia, tienen un rendimiento propulsivo muy alto debido a que al estar totalmente dentro de la capa límite, la velocidad del aire incidente disminuye y el empuje obtenido por unidad de potencia se incrementa. La energía utilizada por los motores eléctricos de ARIS se obtiene a partir del sistema eléctrico de la propia aeronave, el cual está alimentado por los motores principales. Por otro lado, el peso del sistema propulsivo es de tan solo unos 100kg, por los que no se sobrecarga significativamente la estructura de la aeronave.

La posibilidad de aplicar el sistema ARIS, desarrollado por ALTRAN, a flotas de aeronaves ya existentes y futuras, sin grandes cambios en sus configuraciones, y a las que podría aportar reducciones de combustible entorno al 2%, constituye un gran reto para la innovación de sistemas propulsivos en la aviación comercial.

Artículo revisado por el consultor y experto Juan José Guillén. Validado por el responsable y Jefe de Proyecto: Nelson Cámara Aguilar.

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Alejandro Iglesias PrietoPlantoys De Coche Natural PolicíaJuguete Madera 8wmNn0

Graduado en Ingeniería Aeroespacial en Aeronaves. Actualmente me encuentro desarrollando mi primera experiencia profesional como consultor junior en el Ni+Do, del departamento de ASD de Altran Innovación. Trabajo para el proyecto de Propulsión Auxiliar Trasera ARIS, desempeñando funciones de aerodinámica y diseño.
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