Un motor de avión que utiliza un novedoso sistema de cambio de marchas podría reducir la contaminación y aumentar la eficiencia energética del transporte aéreo.

El fabricante de motores estadounidense Pratt and Whitney, quien desarrolló el motor, ha firmado un acuerdo que debería hacer que el motor entrara en servicio en 2016, en la próxima generación del Airbus A320. Su diseño promete reducir la contaminación acústica y las emisiones de óxido nitroso y reducir significativamente el consumo de combustible en hasta un 15 por ciento. El ahorro de combustible debería implicar que cada aeronave emitiera 3.600 toneladas al año menos de dióxido de carbono, destaca Tom Enders, director general y presidente de Airbus.

El nuevo sistema de engranajes desacopla la turbina del motor, la cual gira con el flujo del aire que pasa a su través, del gran ventilador de entrada de aire justo delante suyo, lo que hace posible que ambos funcionen a su velocidad óptima, explica Graham Webb, ingeniero principal del Grupo de Familia de Productos de Próxima Generación de Pratt y Whitney con su sede en East Hartford, Connecticut.

El concepto de un ventilador de turbina con marchas no es nuevo, señala Magdy Attia, una ingeniero aeroespacial de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle en Daytona Beach, Florida. Los primeros diseños de este tipo de cambio de marchas para un motor se remontan a la década de 1980. "Sin embargo, la industria se ha mostrado muy reticente al cambio", indica ella. "Las cajas de cambio de marchas son pesadas y son conocidas por ser muy problemáticas."

Si se pueden superar los problemas, la recompensa en términos de aumento de la eficiencia debería ser significativa, señala Attias. Ella comenta que es probable que otros fabricantes de motores sigan el ejemplo, desarrollando sus propios sistemas de cambio de marchas.

El nuevo motor desarrollado por Pratt & Whitney es un turboventilador. Al igual que otros motores de reacción, éste quema el combustible a medida que pasa aire comprimido a su través; la mezcla aire-gas resultante se expande generando la fuerza. Sin embargo, en un motor turboventilador, un ventilador en la parte delantera obliga al aire que se mueve más despacio a pasar alrededor del motor y lo mezcla con los gases calientes más rápidos para crear una fuerza adicional.

De hecho, la mayor parte de la fuerza generada por un motor turboventilador proviene de este aire desviado. De esta forma, se requiere un motor a reacción más pequeño, por lo que se quema menos combustible. El espacio entorno el motor también ayuda a reducir el ruido.

El tamaño de la cámara alrededor del motor en relación con el del propio motor se denomina la relación de derivación. "La tendencia en los motores modernos es ir hacia una relación de derivación más y más alta, porque son más eficientes", explica Attia. Actualmente, la relación media es de alrededor de 8:1. El sistema de cambio de marchas permite que la relación del nuevo motor sea 12:1.

Los ventiladores de entrada en la parte delantera de los motores turboventilador son impulsadas por unas turbinas que giran gracias al flujo gas-aire de combustión. El nuevo motor permite que el ventilador de entrada rote tres veces más lentamente que la turbina, lo que mejora la eficiencia propulsiva. "Esto permite que ambos [la turbina y el ventilador de entrada] funcionen a su velocidad óptima", destaca Webb.

El diseño también permite que se simplifiquen otros elementos del motor. "Hemos sido capaces de eliminar varias etapas de baja presión de la turbina y dos etapas de baja presión del compresor", señala Webb. "Esto significa una reducción de hasta 1.500 superficies de sustentación en el motor, lo que reduce significativamente los costes de mantenimiento de las aerolíneas."

Pratt y Whitney ha estado probando un turboventilador con marchas de evaluación desde 2008 y ha realizado más de 75 horas de vuelos de prueba. Durante los próximos dos años entraran a prueba 15 motores más y se espera que la certificación del motor tenga lugar a finales de 2012.