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Científicos de la Marina de Guerra estadounidense apuestan por motores de detonación

Publicado: 7 nov 2012 14:45 GMT | Última actualización: 7 nov 2012 19:22 GMT

El grupo encabezado por Kazhikathra Kailasanath, del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos, propuso las plantas propulsoras de impulso de detonación como una alternativa a las turbinas de gas, el motor principal de la Armada estadounidense.

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La combustión en estos motores se realiza en modo detonación: en la cámara de combustión el combustible simplemente explota. Las nuevas turbinas son radicalmente diferentes de las presentes que siguen usando la llamada deflagración (combustión con llama a velocidad de propagación subsónica, sin explosión) según el ciclo Brayton. Mientras que en las turbinas de deflagración la llama avanza por fenómenos de difusión térmica, en una detonación la combustión está asociada a una onda de choque que avanza a velocidad supersónica.

Debido a que la combustión en este caso se produce a volumen constante y con fuerte aumento de presión, el motor de detonación de impulsos debe tener una eficiencia térmica más alta que la de cualquier turbina en uso hoy en día en la Marina de los EE.UU. Además, el coste de fabricación de este tipo de motores debería ser bastante menor e incluso los motores a detonación pueden no tener partes móviles, hecho que reduciría aún más el desgaste y el coste de mantenimiento.

Puede que se esté usted preguntando si se trata de los FAU-1 alemanes de la Segunda Guerra Mundial. Un concepto similar ya fue probado (Argus As 109-014) y en general sin mucho éxito. El ruido y la vibración resultante hicieron que esta planta propulsora no fuera utilizada en ningún vehículo que no fuera un vehículo no tripulado (y además desechable).

Solución y ventajas de uso civil que ofrece


Es por eso, es decir por el ruido y las vibraciones, que la Marina de los EE.UU. se interesó por un motor a detonación de tipo rotativo que destaca por una cámara anular de combustión, en la cual el aire y el combustible se inyectan por unos microinyectores. La ignición de combustible es seguida por una onda de detonación supersónica que comienza a 'caminar' por una cámara anular. Allí la detonación no se interrumpe y cada ciclo no interfiere en el ciclo siguiente, hecho que aumenta la eficacia de todo el sistema:


El diseño del motor a detonación rotativo. Cortesía del Laboratorio de Investigación Naval

Un sistema semejante se desarrolla (independientemente de los militares) en la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.), aunque en este caso el proyecto es denominado 'motor de detonación continua'.

Los resultados de la simulación obtenidos por los investigadores de la Armada demuestran que el uso de motores rotativos a detonación continua proporcionaría un aumento de capacidad en un 10% y un aumento de eficiencia térmica en un 25%. Es más, una simulación en condiciones ideales ha mostrado que el rendimiento térmico podría ascender al 85-89% (con un combustible de hidrocarburo).

Hoy por hoy la Armada estadounidense usa 430 turbinas de gas en 129 buques y cada una de ellas 'traga' casi 5 millones de dólares al año en combustible. Los autores del proyecto proponen reemplazar con nuevas plantas propulsoras todas las turbinas de gas existentes.

Si los investigadores del Laboratorio Naval logran éxito, sería un verdadero avance no solo para la flota militar. Olvidémonos de la Armada con su consumo de 2.000 millones de dólares anuales en combustible. Tan solo las compañías aéreas de EE.UU. están gastando en combustible 50.000 millones (en 2011) y es probable que sea solo la punta del iceberg. Las turbinas se usan también para obtener electricidad, aspecto en el que un brusco aumento de rendimiento podría aportar efectos aún mayores.

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