Más lejos, más rápido, más seguro
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REVISTA DEDICADA AL NÍQUEL Y A SUS APLICACIONES |
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ENORMES MODIFICACIONES están llevándose a cabo en la gran mayoría de los aeropuertos de alrededor del
mundo para dar acomodo a la aeronave Airbus A380. |
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EL VUELO INAUGURAL del A380 en el 2005 fue un triunfo para los años de trabajo de ingeniería que dependió
fuertemente de las aleaciones de níquel para obtener el éxito. |
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EL MOTOR GP72000, desarrollado por la Engine Alliance, tiene menores emisiones de quema de combustible y
es mucho menos ruidoso que el motor de otras aeronaves. Estas mejoras fueron desarrolladas para cumplir con
las estrictas regulaciones de ruido de los aeropuertos europeos. |
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LAS ALEACIONES DE NÍQUEL permiten a los ingenieros obtener motores más ligeros, a la par de desarrollar
más confianza a temperaturas de operación más elevadas. |
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LAS AVANZADAS ALEACIONES DE NÍQUEL permiten a los discos en el interior del motor GP72000, operar por
largos periodos de tiempo a temperaturas de 38°C o más elevadas, que la generación previa de aleaciones para
discos. |
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Haciendo el viaje aéreo más limpio, más tranquilo y más eficiente en el consumo de
gasolina
Por Carroll McCormick
Revista de Níquel, Mayo 2006 -- Gracias al níquel cada año dos billones de personas y 34 millones de toneladas de carga pueden elevarse por los cielos.
Debido a su baja densidad, normalmente el aluminio es asociado con las aeronaves. No obstante, son las propiedades únicas de las aleaciones del níquel de las que la industria aeronáutica tiene una fuerte dependencia, tales como la resistencia al calor y a la corrosión en algunas aleaciones, y en otras, una tasa casi cero de expansión y contracción durante variaciones de temperatura de cientos de grados. Es por ello que las aeronaves cada vez son más grandes y los ingenieros aeronáuticos luchan por reducir el peso de la estructura, el ruido de los motores y las emisiones.
Como ejemplo de la esencial contribución del níquel a la aviación moderna, considere el Airbus A380, la mayor aeronave para pasajeros que se ha construido hasta la fecha. El 27 de abril fue la fecha histórica cuando el enorme A380 inició su vuelo virgen de cuatro horas partiendo desde Toulouse, Francia. La aeronave es fabricada por el consorcio francés Airbus S.A.S, el cual pertenece en un 80% a la compañía European Aeronautic Defense & Space (Aeronáutica Europea de Defensa y del Espacio) y en un 20% a la compañía BAE Systems.
En su configuración estándar para pasajeros, el A380 tendrá 555 asientos, con un peso de 560 toneladas al despegue, y será capaz de volar 15.000 kilómetros al 85% de la velocidad del sonido (mach 0.85). A pesar de estas cifras que imponen record, el A380 consumirá 12% menos combustible por asiento que cualquier otra aeronave de pasajeros – menos de 3 litros por 100 kilómetros-pasajero.
Hoy en día, el vertiginoso ascenso de los precios de combustible representa la mayor amenaza para la aviación comercial y para el transporte internacional en general. En el año 2005 se consumieron a nivel mundial 2.08 trillones de litros de turbosina a un costo de 120 billones de euros, más del doble del costo reportado en el 2003.
Además de mejorar la aerodinámica de la estructura, existen dos formas de reducir el consumo de combustible: crear aviones más ligeros y construir motores más eficientes. Debido a que se necesitan aproximadamente 3 Kg. de combustible por hora para que una nave transporte 100 kilogramos, la reducción de peso se ha convertido en la clave.
Los diseñadores del A380 minimizaron el peso utilizando materiales compuestos ligeros, hechos de capas de fibra de carbono impregnadas con resina (los mismos materiales usados para hacer equipo deportivo ligero). Aproximadamente el 23% del peso total de la estructura del A380 consiste de materiales compuestos, incluyendo la caja central (la sección del fuselaje con una forma aproximada de caja localizada entre las dos raíces de las alas), la compuerta de control de presión trasera, las nervaduras de las alas y la cola y las puertas del tren de aterrizaje. Las partes hechas con material compuesto han permitido lograr mejoras en el peso hasta en un 25%.
Una parte hecha de material compuesto, es fabricada capa por capa en un molde de níquel aleado para dar a la parte una forma precisa. Después el molde y la parte impregnada con resina (p. ej. epóxica) son introducidas a un horno donde la parte es curada por calentamiento a temperaturas entre 375 y 425 °C.
Esta aleación, conocida como Invar®, contiene 36% de níquel y posee una propiedad particular que es esencial para la creación de materiales compuestos: un coeficiente de expansión térmica cercano a cero, lo que significa que no se expande cuando es calentado o se contrae cuando es enfriado. Como resultado de esta alta estabilidad las partes de material compuesto pueden ser fabricadas a las tolerancias requeridas que son de fracciones de milímetros.
Un menor peso significa un menor consumo de combustible, y eso a su vez significa que la aeronave puede transportar una mayor carga y más pasajeros. Nuestros cielos son vastos, pero la capacidad de muchos aeropuertos ha sido forzada hasta el punto donde las pistas ya no son capaces de aceptar más aeronaves. Las puertas de embarque están frecuentemente saturadas y algunos aeropuertos tienen restricciones temporales, lo que vuelve imposible que las aerolíneas agreguen vuelos a sus itinerarios. Una solución para este difícil problema es la de poner más pasajeros en menos aviones.
"La capacidad de las pistas determina finalmente la capacidad del aeropuerto," dice Robert Hornblower, Director Asistente de desarrollo de aeropuertos en la Asociación Internacional de Transporte Aéreo. “Se estima que el A380 aumentará la cantidad de pasajeros en aeropuertos con severas limitaciones de pista.”
Para febrero 2006 Airbus había recibido 159 pedidos del A380, incluyendo ambas versiones para pasajeros y carga. Emirates, una aerolínea con base en Dubai, ha ordenado 45 para ser usados en primera línea en sus rutas troncales de Dubai a Nueva York, Europa y Australia.
"Ya que el A380 es una aeronave con una gran capacidad para pasajeros, lo utilizaremos en las rutas en las que tenemos restricciones de tiempo en los aeropuertos”, dice un representante de Emirates. “Dado el estado actual de las cosas, Emirates vuela a muchas grandes ciudades a las que podríamos ofrecer más servicios diarios, si no lo podemos hacer, con el uso del A380 en esas rutas tendremos mayores capacidades.
Singapore Airlines será la primera aerolínea en utilizar el A380, su vuelo inicial está programado para finales de 2006. Entre los clientes europeos se incluye a Air France, Lufthansa y Virgin Atlantic Airways, cuyas órdenes combinadas suman un total de 31 A380. Mundialmente más de 60 aeropuertos han hecho mejoras para acomodar la aeronave y en algunos años ésta será una imagen familiar para los viajeros internacionales.
La evolución continua
Las aleaciones de níquel han mejorado el desempeño de los motores de los aviones desde los años 30, cuando fueron desarrolladas nuevas aleaciones que pudieron resistir a las presiones y temperaturas extremas de los nuevos motores.
Actualmente este proceso continúa con motores que han sido desarrollados para el A380. Por ejemplo el GP72000 desarrollado por Engine Alliance, generará menores emisiones de combustión y mucho menos ruido que otros aviones. Estas mejoras han sido diseñadas para cumplir las restricciones de ruido más severas de los aeropuertos europeos.
Las aleaciones de níquel permiten un peso inferior del motor, aún cuando desarrollen una mayor propulsión y mayores temperaturas de operación. Engine Alliance utiliza aleaciones avanzadas en base de níquel tales como el Rene 104®. . “Esta avanzada aleación le permite a los discos operar por largos periodos de tiempo a temperaturas de 38 °C superiores que la generación anterior de aleaciones para discos” dice Ken Bain, jefe del equipo de ingeniería de aplicación de materiales para el motor GP72000 de GE-Aviation. “Estas mejoras en capacidades térmicas, hasta por arriba de los 704 °C, permiten un ciclo de vida de los motores significativamente más eficiente y una mejora en el ahorro de combustible.”
Carrol McCormick es una escritora independiente que radica en Montreal.
Crédito de la fotografía:
 Mary Anne Greczyn |
