Cómo la fibra de carbono está revolucionando la aviación

Dibujo de avión con fibras de carbono Derechos de autor de la imagen Getty
Image caption Las fibras de carbono hacen que el avión pese menos.

En lo que respecta a las aerolíneas comerciales, peso es dinero. Mientras más kilos tenga el avión, más combustible consume para mantenerse en el aire. Y mientras más gasolina requiere, más costoso es.

La necesidad de incrementar la eficiencia en la utilización del combustible y mejorar el desempeño aerodinámico de nuevos aviones está llevando a los diseñadores a buscar alternativas diferentes del uso de aluminio en el armazón de la aeronave.

En vez de emplear ese metal, la última generación de aviones, como el Dreamliner 787 de Boeing y el Airbus A350, utilizan en su composición livianas fibras de carbono, que son tejidos de ese químico recubiertos de plástico.

El aspecto fundamental que caracteriza a este elemento es que es increíblemente fuerte para el peso que tiene.

"Las fibras de carbono están mezcladas en una matriz, que suele ser un tipo de plástico suave, pero si se le añade la fibra de carbono, adquiere su fortaleza", dice Aravind Vijayaraghavan, profesor de la Universidad de Manchester, en Reino Unido.

Fuerte, pero liviano

Airbus, el fabricante europeo de aviones, ha estado trabajando en conjunto con el Centro Nacional de Compuestos Británicos en la investigación y diseño de nuevos materiales industriales.

Una de las novedades que ha arrojado esta asociación es la composición de una de las partes del ala del último avión de esta empresa, el A350. Se trata de la pieza que se extiende hacia abajo y hacia atrás cuando el aparato va a aterrizar.

"Este es un componente sobre el que recae el peso total de la fuerza que se produce cuando la aeronave vuela a 250 mph, y uno mismo es capaz de levantarla", le explica a la BBC Colin Sirett, director de investigaciones de Airbus en Reino Unido.

"Podríamos golpear la pieza con un mazo, pero la herramienta rebotaría", añade.

Los compuestos de carbono permiten a los fabricantes obtener un acabado en las partes que optimiza su desempeño desde el punto de vista aerodinámico.

Menos dinero

Image caption El fuselaje y las alas del último modelo de Airbus usan componentes de carbono.

Utilizar estos elementos también abre la puerta a potenciales ahorros. Un avión súper jumbo A380, por ejemplo, tiene aproximadamente 6 millones de partes, pero en el futuro, podrían ser muchas menos.

"Podremos elaborar todas las piezas al mismo tiempo, por lo que nuestra percepción acerca de lo que es un componente, cambiará", señala Sirett.

Con menos partes, el tiempo de manufactura disminuirá, lo que también generará un costo menor.

Un aspecto fundamental para los fabricantes de aviones es que los elementos de fibra de carbono son más livianos que los que están hechos con aluminio.

"Lograr deshacerse de un kilo, representa un gran ahorro en la vida útil del avión", indica Sirett.

Cada uno puede economizar alrededor de US$1 millón, y el empleo de fibras de carbono podría reducir el peso de la aeronave hasta en un 20%.

Uso en aumento

Desde mediados de la década del 70, los aviones de pasajeros han utilizado algo de fibra de carbono en el armazón de los aparatos.

En la actualidad, el Dreamliner 787, el último modelo de Boeing, utiliza estos compuestos para la mitad de su estructura externa, incluyendo fuselaje y alas. Lo mismo ocurre con el Airbus A350 XWB.

El uso de este material ha permitido la creación de alas en forma de flecha (orientadas en un ángulo aproximado de 45° hacia la parte de atrás del avión), lo que disminuye el consumo de combustible en un máximo de 5%.

Image caption En el futuro, el diseño de las aeronaves podría ser muy distinto.

Pero ambas aeronaves siguen teniendo un diseño bastante convencional.

Sin embargo, la gran ventaja de usar fibras de carbono en vez de metal tradicional es que le da a los diseñadores muchísima más libertad al tratar de satisfacer las exigencias –en conflicto- de eficiencia aerodinámica, ahorro en el combustible y reducción en el ruido de los motores.

Así que lo más probable es que los aviones de pasajeros del futuro sean radicalmente diferentes.

Estos cambios podrían incluir diseños de fusión, en los que las alas se combinan con el fuselaje, como ocurre con algunos aviones militares que existen en la actualidad.

El futuro aeronáutico

Este tipo de diseño podría mejorar de manera significativa la relación de arrastre y levantamiento al momento de despegue del avión, lo que haría que la aeronave fuera mucho más eficiente en lo que respecta a la aerodinámica y disminuiría su peso.

Airbus develó recientemente sus propuestas para el futuro, y su idea se aparta de la concepción tradicional del fuselaje estrecho que luce como un tubo.

Visualiza al avión del 2050 con un cuerpo más ancho, curvo y con una forma que mejora el flujo de aire y proporciona más espacio interno.

Sus alas son más largas y más delgadas, lo que disminuye la relación de arrastre y permite ahorrar combustible. La cola tiene forma de "U", lo que funciona como una especie de escudo que disminuye el ruido del motor.

Los motores serán más confiables, por lo que no será necesario que el personal de tierra tenga que manipularlos con frecuencia para hacerles mantenimiento. Esto implica que podrán estar parcialmente embebidos en el armazón, lo que también mejora el consumo de combustible.

Puede que concepciones futurísticas como la descrita con anterioridad no lleguen más allá de la mesa de dibujos, pero con certeza se puede decir que ciertos elementos serán incorporados en todos los modelos de aeronaves en el futuro, en gran parte debido a la revolución de materiales, que está cambiando con rapidez todos los aspectos de la manufactura.

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