Un grupo de científicos financiado con fondos europeos desarrolla enfriadores de superficie avanzados, compactos y ligeros con los que refrigerar el aceite y el combustible en los motores de las aeronaves, lo que abre la posibilidad de nuevas aplicaciones en el mercado, incluido el civil.
Los intercambiadores de calor aire-aceite son una característica integral en los diseños avanzados de motores de turbohélices. Al mantener las temperaturas del combustible y del aceite dentro de unos límites, el enfriador de superficie posibilita un rendimiento óptimo del motor. El paso del flujo enfriado en derivación por la superficie en contacto con el aire de los intercambiadores de calor refrigera el aceite y el combustible.
Sin embargo, los actuales enfriadores de superficie son parásitos del motor y emplean superficies necesarias para reducir el ruido de los motores, motivos por los que su peso, volumen y eficiencia son características fundamentales.
El equipo científico del proyecto «Surface heat exchangers for aero-engines» (SHEFAE), financiado con fondos europeos, trabaja en el diseño y la fabricación de un enfriador metálico de superficies que sustituirá parte de la estructura integral del carenado. La optimización de las estructuras en contacto con el aire elimina restricciones espaciales y facilita una mayor disipación térmica. Además, la instalación de enfriadores de superficie ligeros en el carenado permite incrementar la eficiencia de la unidad de potencia y reducir el consumo de combustible.
La utilización de materiales compuestos para la estructura del carenado contribuye a conseguir una reducción de peso adicional. La investigación de materiales compuestos, técnicas de fabricación y diseños estructurales de los enfriadores de superficie aborda desafíos relacionados con el desplazamiento, el sellado y el ensamblaje térmico.
Una vez desarrollado, el enfriador se instalará y probará en un motor demostrador, donde formará parte de su sistema de gestión térmica. Los miembros del proyecto han redactado los requisitos de refrigeración del aceite, condiciones del punto de diseño, bajada de presión del aceite y descongelación a los que deberá ajustarse el enfriador estructural de superficie. Una vez realizadas las revisiones preliminar y crítica del diseño, se utilizarán tres bancadas de prueba desarrolladas recientemente para validar el diseño de los componentes.
El equipo del proyecto también ha elaborado especificaciones para la estructura compuesta de montaje (mount composite structure, MCS) y ha analizado posibles diseños geométricos con los que conseguir buena rigidez específica y poco peso. Se ha trabajado con especial pundonor en los compuestos reforzados con fibra y en su fabricación con vistas a la MCS. El equipo de trabajo ha realizado ensayos experimentales con piezas laminadas para identificar los principales mecanismos de fallo y validar nuevos modelos para las juntas empernadas con compuestos.
El proyecto SHEFAE, el cual contribuye a los ambiciosos objetivos del plan europeo de aviación para 2050 (Flightpath) para atender las necesidades del mercado y de la sociedad, permite reforzar el vínculo entre socios tecnológicos y de investigación de Europea y Japón, así como entre empresas de estas dos zonas geográficas.
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