Viento iónico

Daniel Angulo

Daniel Angulo

AERTEC Solutions / IT Systems

Por definición, el viento es una corriente de aire producida por causas naturales como cambios de presión o temperatura. Sin embargo, existe otro método de generar viento que se identificó en la década de los años 20 y se desarrolló en la década de los años 60: el viento iónico. El también conocido como empuje electro-aerodinámico describe un viento o empuje que puede producirse cuando se pasa una corriente eléctrica entre un electrodo delgado y uno grueso. Si se aplica suficiente voltaje los electrodos pueden producir energía para impulsar un avión pequeño. Sin embargo, estaba limitado a experimentos sin muchas perspectivas de hallar aplicaciones prácticas factibles.

En la búsqueda de nuevos sistemas de propulsión para las aeronaves, el viento iónico ha vuelto a surgir como una alternativa a estudiar, todavía un poco lejana, pero prometedora.

A lo largo de los años, numerosos investigadores han defendido la hipótesis de que en el caso concreto de utilizar los propulsores iónicos para propulsión a chorro (procedimiento que se utiliza para mover hacia adelante un vehículo mediante la expulsión de una corriente de gases producidos a gran presión por el motor en dirección contraria a la marcha), siempre serán tremendamente ineficientes por muchas mejoras que se le hagan al diseño, ya que requieren cantidades enormes de electricidad para producir el empuje suficiente para propulsar un vehículo.

Recientemente, ingenieros del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) han construido y logrado hacer volar el primer avión basado en este concepto, sin motor de turbinas ni hélices y que además no depende de combustibles fósiles. Han conseguido hacer un vuelo constante demostrando que esta tecnología es posible. En lugar de un motor tradicional esta aeronave se impulsa ionizando el aire y generando suficiente empuje como para sostenerse en un vuelo constante.

El avión tiene una envergadura de 5 metros y pesa 2,45 kg, lo que, como interesante comparativa, supone aproximadamente una décima parte del equipaje permitido a un solo pasajero en un vuelo comercial típico. Tiene unos delgados electrodos que se extienden a través de sus alas; en la parte delantera de estos hay alambres delgados, y en la posterior hay una superficie aerodinámica curva para producir el levantamiento. Con su batería de polímero de litio de 500 vatios, los cables delgados de la parte delantera se cargan a +20.000 voltios y el perfil aerodinámico en la parte posterior se carga a -20.000 voltios, lo que crea un fuerte campo eléctrico. En la parte frontal, los electrones se eliminan de las moléculas de nitrógeno en el aire para producir iones y, a medida que estos se aceleran hacia atrás, producen un viento iónico que le da al avión un empuje.

Durante los 10 vuelos de prueba, el avión voló con éxito unos 60 metros en unos 12 segundos con una eficiencia de empuje de aproximadamente el 2,6 %, pero, a medida que aumenta la velocidad, aumenta la eficiencia del sistema. Teóricamente a 1.080 km/h, más rápido que un avión de pasajeros, llega al 50 % de eficiencia. La técnica es similar a la que usan los motores de iones en algunas naves espaciales para viajar por el espacio, aunque en su caso dependen de la ionización de un combustible como el gas Xenón para producir empuje.

El elemento clave de este vuelo iónico es el uso de baterías de muy bajo peso capaces de producir una descarga de alta capacidad durante mucho tiempo. El problema de la electro-aerodinámica es cómo generar enormes diferencias de potencial a muy bajo coste, con muy bajo peso y con una alta durabilidad. Los grandes progresos en las baterías que se esperan para los próximos años serán imprescindibles siendo la fuente de potencia eléctrica la restricción más importante en el diseño del prototipo.

Además, hay que tener en cuenta que las perspectivas de construir una aeronave con unas alas que lleguen hasta los 15 o 20 metros son buenas, pero, para fabricar unas alas de 30 o 40 metros como las que tienen los grandes aviones de pasajeros, pasamos a hablar de un desarrollo y diseño que pueden llevar más de 10 años. Otra cuestión es si este nuevo motor de viento iónico es escalable. La experiencia más parecida en diseño son los aviones solares, que usan la energía solar fotovoltaica para alimentar motores eléctricos, que también son muy silenciosos comparados con los motores de combustible tradicional.

Tal vez sea más razonable pensar en una tecnología de propulsión híbrida que nos permita tener aeronaves más eficientes, silenciosas, mecánicamente más simples y que no emitan tanta contaminación, según un comunicado del MIT, al igual que la idea de sus ingenieros de que, a corto plazo, este sistema de propulsión de viento iónico se pueda usar para fabricar drones más silenciosos.

Un reto que deberá afrontar toda aeronave propulsada por viento iónico es que, por la naturaleza del sistema, los elementos del motor no podrán estar concentrados en una sola zona, sino que deberán ocupar puntos por todo el vehículo. Esto se debe a que los propulsores iónicos dependen del viento producido entre los electrodos, cuanto más grande sea el espacio entre los electrodos, más fuerte será el empuje producido. Para una aeronave, ese espacio será obviamente el existente de un extremo a otro del vehículo.
Hay otros muchos retos por superar todavía para el uso de esta tecnología. Uno de ellos, importante, aunque no insalvable, es el enorme voltaje necesario para que la aeronave pueda despegar.

Es posible que todas estas investigaciones y pruebas no lleven a ninguna parte, pero de lo que no cabe duda es que son innovaciones que marcan la tendencia en la búsqueda de soluciones más respetuosas con el entorno.

En cualquiera de estos casos y llegados a un nivel adecuado de eficiencia, podría tratarse del nacimiento de una nueva forma de volar.
 

Ionic wind

 

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