Miércoles, 18 de enero de 2017

| 1988/07/11 00:00

MAS ALTO, MAS LEJOS, MAS RAPIDO

El hidrógeno se perfila como el combustible ideal para los aviones del futuro a largo y corto Plazo.

MAS ALTO, MAS LEJOS, MAS RAPIDO

Solamente unos pocos expertos en aviación se percataron del hito histórico ocurrido el pasado 15 de mayo en un aeropuerto del área de Moscú. En esa fecha, un avión comercial cuya apariencia no lo diferenciaba en nada de cualquier otro, se elevó suavemente, dejando tras sí una estela de vapor de agua en lugar de la habitual huella de humo. A pesar de que en Occidente el hecho pasó virtualmente inadvertido, seguramente quedará en la historia como el primer vuelo de un avión comercial movido por hidrógeno en vez del tradicional combustible derivado del petróleo.

Por ello no es raro que el interés por desarrollar un programa de uso del hidrógeno en aviación haya revivido en Estados Unidos, luego de que los primeros intentos de la década de los 70 fracasaron por falta de interés gubernamental. Para muchos, el futuro de la aviación está en el hidrógeno, un gas que puede obtenerse del agua usando energia solar y otras fuentes esencialmente renovables. En una declaración reciente para el periódico The New York Times, el senador Spark Matsunaga, uno de los impulsores del proyecto en Estados Unidos, comparó el vuelo del avión soviético, con el lanzamiento del primer Sputnik, en 1957, diciendo que "de nuevo nos dejó el tren de la tecnología, arrancado por los rusos".

De hecho, el hidrógeno será el combustible del National Aerospace Plane, un híbrido hipersónico entre avión y cohete que colma por el momento las expectativas tecnológicas norteamericanas para el futuro del transporte aéreo. El aparato será capaz de volar dentro de la atmósfera usando turbinas alimentadas por hidrógeno líquido, para salir al espacio mediante puros motores cohete.
El presidente Reagan ha llamado al proyecto "Expreso de Oriente", por su capacidad de volar entre Nueva York y Tokio en dos horas.

Sin embargo, los promotores del hidrógeno como combustible de aviación piensan que no es necesario esperar hasta finales del siglo, cuando el "Expreso de Oriente" esté haciendo sus primeros vuelos. Para ellos, el hidrógeno puede usarse ahora mismo en los aviones convencionales. La terminación inevitable de las fuentes de petróleo y la necesidad urgente de disminuir la polución ambiental, son sus dos argumentos más fuertes.

Pero sin duda el éxito soviético es lo que más ha dolido en su orgullo a los norteamericanos. El avión salió de las mesas de dibujo de Aleksei Tupolev y fue denominado Tu 155, pues se trata de una versión modificada del Tu 154, un avión que semeja al Boeing 727 norteamericano y que ha estado en operación por lo menos durante 20 años.

Los científicos rusos revelaron que un tanque especial de combustible colocado en la parte anterior de la cabina ha sido diseñado especialmente para mantener hidrógeno liquido a una temperatura inferior a 215 grados centígrados bajo cero. A medida que el líquido se calienta, se convierte en gas de hidrógeno, que es conducido a las cámaras de combustión de un motor turbojet convencional. Al combinarse con el oxígeno del aire, el hidrógeno combuste con intenso calor produciendo un empuje descrito como "poderoso". Según las agencias soviéticas, el señor Tupolev ha descrito su último diseño como "un motor absolutamente puro desde el punto de vista ecológico".

Cuando el hidrógeno entra en contacto con el aire, la combustión completa produce solamente vapor. Por contraste, la estela dejada por los motores convencionales contiene varias sustancias tóxicas productoras de polución, dentro de las cuales la peor es el dióxido de carbono, culpable de buena parte del calentamiento de la atmósfera o "efecto invernadero".

El diseñador Tupolev declaró que analizadores especiales de gas fueron colocados a lo largo de todo el avión para detectar cualquier escape de hidrógeno y que se usó un sistema de sellamiento --perfeccionado en la exploración espacial-en todos lo conductos de distribución del gas. Los refinamientos mencionados por el diseñador se dirigen principalmente a la protección contra los peligros inherentes a un gas tan combustible como el hidrógeno, que se recuerda como el responsable directo de de sastres como la explosión del Challenger y el incendio del dirigible Hindenburg en 1937.

Según los soviéticos, el vuelo de Tu 155 se hizo para demostrar que el hidrógeno es un combustible adecuado para el transporte aéreo, en una época en que el suministro de petróleo se considera en el comienzo de su declive. Razones que son compartidas por la mayoría de los conocedores norteamericanos del tema que recuerdan cómo a principios de los años 70 el entonces presidente de la Lockheed, Willis Hawkins, propuso la construcción de algunos aviones tipo L-1011, de cabina ensanchada, equipados para funcionar con hidrógeno y destinados inicialmente al transporte de carga. Al principio, la idea pareció calar, e incluso varios países expresaron su interés en participar en el proyecto, entre ellos Canadá, Gran Bretaña, Alemania Federal y Arabia Saudita. Sin embargo, aunque ya se habían diseñado los tanques especiales y el sistema de distribución, los precios del petróleo volvieron a caer "y con ellos el proyecto", según Hawkins.

El experto norteamericano, que hoy trabaja como consultor para la firma de la que fue presidente, dijo al respecto que un motor jet ordinario no requiere modificación alguna para comenzar a trabajar con hidrógeno.
"Las turbinas jet adoran el hidrógeno porque éste combuste en forma mucho más viva que la gasolina, y además quema en forma uniforme en la cámara de combustión, sin crear puntos calientes. Por otro lado, sobre una base de libra por libra, el hidrógeno tiene cerca de tres veces la energía de la gasolina".
La objeción más grande que aún se tiene es el mayor costo del hidrógeno.
Sin embargo, el precio del petróleo, que inevitablemente tendrá que subir a grandes alturas al cambio de siglo hará que la alternativa del hidrógeno, que por otra parte es el elemento más abundante en la Tierra, acabe por imponerse.

OTRA HISTORIA
Pero el asunto del National Aerospace Plane (Avión Aeroespacial Nacional), o "Expreso de Oriente", es otra historia. Para este proyecto, el hidrógeno no es sólo una alternativa, sino la única escogencia posible.
William Escher, uno de los gerentes del proyecto en la Rockwell International, dijo que la mayor razón para esa exclusividad es que sólo el hidrógeno entra en ignición tan rápido, como para poder operar un motor a través del cual el aire está pasando a cuatro veces la velocidad del sonido.

El X-30 (denominación clave del Expreso) deberá llegar a 30 veces la velocidad del sonido antes de entrar en órbita. Para el despegue y la aceleración inicial, motores jet convencionales proveerán el empuje con hidrógeno como combustible. Al llegar a cerca de 4 veces la velocidad del sonido, el avión cambiará a motores de aspiración, también movidos por hidrógeno, y al dejar la atmósfera, al canzará la velocidad máxima mediante motores cohete que usan el mismo combustible del transbordador espacial. Según Escher, el hidrógeno líquido es indispensable para cualquier sistema de propulsión espacial, no sólo como combustible, sino como enfriador de la superficie de la nave, para protegerla del calor resultante de la fricción con el aire al llegar a velocidades hipersónicas.

Para ese efecto, el hidrógeno líquido pasará a baja temperatura de los tanques a los motores del avión a través de un intercambiador de calor en el que traspasará su temperatura a una cierta cantidad de nitrógeno que a su vez lo calentará previamente a su llegada a las turbinas. El nitrógeno, a su turno, enfriado por el intercambio con el hidrógeno se distribuirá a zonas candentes de la superficie al avión para evitar el recalentamiento.

Por lo que puede verse, el futuro cercano tiene reservadas grandes cosas para el hidrógeno, tan duramente olvidado a partir del desastre del Hindenburg. Es sin embargo curioso que durante todos estos años, un grupo de científicos de todo el mundo haya guardado su fe en este elemento como una de las reservas energéticas más importantes de la humanidad. --

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