MISTRAL Engines ha desarrollado un nuevo motor rotativo refrigerado
por líquido, multicombustible y con control electrónico para satisfacer las necesidades de la aviación general del siglo XXI.

Industria

Como demostración de un funcionamiento sin vibración, convencía. Yann Olivier puso una copa de vino sobre el motor y accionó el mando de gases. Las revoluciones fueron subiendo: 3000, 4000, 5000 r/min y más. El colector de escape se puso primero al rojo vivo y luego blanco. Pero la copa se quedó donde se había colocado y la superficie del líquido apenas se ondulaba. «Pruébalo con cualquier motor de pistón alternativo convencional y la copa se caerá en un santiamén», dice Olivier.

Olivier es jefe de sistemas de propulsión en MISTRAL Engines SA, una empresa con sede en Ginebra, Suiza, cuyo entusiasta equipo de ingenieros ha desarrollado un innovador motor de pistón rotativo para aviones de aviación general (GA, General Aviation), que ofrece muchas ventajas respecto a los motores de pistones alternativos.

El mercado de GA engloba los aviones sin uso militar o de líneas aéreas regulares. En todo el mundo, hay unos 300 000 aviones en esta categoría, la mayoría de ellos de tamaño medio o pequeño. Los motores de pistones alternativos han dominado el mercado de GA desde que existe. Pero estos motores, con pistones que cambian el sentido de desplazamiento miles de veces por minuto, están sujetos intrínsecamente a determinadas limitaciones. En 2001 un grupo de pilotos privados y propietarios de aviones de Suiza –entendiendo que el motor de pistón rotativo, potenciado con moderna tecnología electrónica, podía ofrecer ventajas sin precedentes– creó una empresa para diseñar un nuevo tipo de motor para la aviación general partiendo del motor Wankel.

Felix Wankel desarrolló el motor de pistón rotativo en Alemania en los años 50. Su primer prototipo funcional fue presentado en 1957. En este tipo de motor, un rotor con una forma aproximadamente triangular gira en una carcasa con una forma aproximadamente oval (epitrocoide es la descripción exacta de la forma oval). El combustible se quema en el espacio entre el rotor y la carcasa. Sin piezas de movimiento alternativo sometidas a grandes esfuerzos, los motores de pistón rotativo ofrecen fiabilidad, longevidad, bajos costes de mantenimiento, compacidad, una potencia específica alta y pueden usar varios tipos de combustible.

Se han instalado motores de pistón rotativo en muchos vehículos y equipos distintos, que incluyen coches, aviones sin piloto, karts, embarcaciones personales, motosierras y grupos electrógenos auxiliares. El fabricante que más ha usado esos motores en automóviles es la empresa japonesa Mazda. En 1991, un Mazda con motor Wankel ganó las 24 horas de Le Mans. El año siguiente, un cambio en las normas dejó al coche fuera de la carrera.

«El motor Wankel es una tecnología probada», dice Philippe Durr, presidente de MISTRAL. «Antes, el gran inconveniente era su elevado consumo. Ahora, nuestro avanzado sistema de gestión digital del motor ha reducido el consumo a niveles comparables con motores de aviación convencionales. Nuestra filial norteamericana, MISTRAL Engines USA Inc., está tramitando la certificación de tipo por la Federal Aviation Authority estadounidense. Para obtener esa homologación, tienes que demostrar que el motor satisface un gran número de exigencias técnicas, relacionadas con la seguridad y otras características. Ese es el obstáculo más difícil de superar para entrar en el mercado de GA».

Tres tipos de cliente conforman el mercado de aviación general: los constructores «hágalo Ud. mismo» que construyen sus propios aviones a partir de planos, llamados «experimentales»; fabricantes de primeros equipos como Cessna y Piper, que incorporan motores con certificación de tipo en sus propios diseños de avión; y el mercado de modernización . «El mercado de fabricantes de primeros equipos es el más importante, pero también es importante el mercado de modernización», explica Durr. «La vida media de un avión es de 35 años y la de un motor de aviación, de 12 años, por lo que un avión deberá cambiar de motor dos veces a lo largo de su vida. Con un parque mundial de 300 000 aviones de GA, eso significa muchos motores modernizados».

La línea de productos de MISTRAL incluye motores de aspiración normal de dos y tres rotores para aviones y helicópteros, con potencias de despegue homologadas de 148 kW (200 hp) y 220 kW (300 hp). Estos motores funcionan con la mayoría de los grados de gasolina de automoción (mogas) y de aviación (avgas), con o sin plomo, y admiten mezclas con etanol de hasta un 15 por ciento. De cara al futuro, se proyecta incluir otra gama de motores MISTRAL que utilizarán combustible para reactores (JET-A1).

La fiabilidad y la longevidad del motor MISTRAL son consecuencia de dos características inherentes al diseño. En primer lugar, el motor es extremadamente sencillo. Un grupo motopropulsor de 75 kW (100 hp) en un motor MISTRAL consiste en tres piezas: una carcasa, un rotor y un eje. En cambio, un grupo motopropulsor de 37 kW (50 hp) en un motor alternativo de pistones necesita más de 30 piezas. En segundo lugar, las piezas de un motor MISTRAL sólo giran, por lo que están sometidas a menos tensiones que los pistones y otras piezas de los motores alternativos. Como resultado, se reduce la frecuencia de revisiones, que también son menos costosas. Los pilotos hablan del TBO, o tiempo entre revisiones, un procedimiento obligatorio para los motores de aviones. El TBO teórico de MISTRAL es de 3000 horas, frente a las 2000 horas de los motores convencionales comparables.

Gracias a su sencillez, el motor también es más ligero y más compacto. Un motor MISTRAL pesa poco (132 kilogramos para el modelo de 148 kW, 177 kilogramos para el motor de 220 kW), por lo que un avión puede admitir más carga y su superficie frontal es inferior a la de un motor alternativo equivalente, lo que permite mejorar la aerodinámica del carenado.

Hay otras ventajas. El motor MISTRAL se refrigera con líquido (los motores convencionales se refrigeran con aire), por lo que funciona a una temperatura constante y evita los problemas de choque térmico que pueden producirse en los descensos rápidos con revoluciones bajas.

Aunque la velocidad de giro del motor MISTRAL es relativamente alta –más de 6000 r/min– un engranaje reductor incorporado de 2,8:1 reduce la velocidad de la hélice a unas excelentes 2100-2200 r/min. Al combinarse con la suavidad intrínseca del motor, esta reducción disminuye el nivel del ruido en unos 10 dB, tanto dentro de la cabina como en el exterior del avión.

Asimismo, mientras una avería mecánica suele tener consecuencias catastróficas en un motor alternativo, una pérdida de potencia en un motor de pistón rotativo, en el caso de que se produjera, es gradual. Se trata de una característica de seguridad importante para los aviones, sobre todo los helicópteros.

Al preguntarle cuánto cuesta un motor MISTRAL, Durr contesta: «Una comparación directa de costes en un MISTRAL y un motor alternativo convencional es engañosa. Aunque el precio de compra es algo más alto que el de un motor alternativo con la misma potencia, la mayor fiabilidad del MISTRAL, su mayor longevidad, menores costes de mantenimiento y la flexibilidad del combustible significan que el coste global será menor».

¿Cómo se presenta el futuro para la empresa? «MISTRAL es de propiedad privada y sabemos ser pacientes. Aunque ya hemos vendido varios motores para aviones experimentales y helicópteros, podremos empezar a vender de verdad cuando dispongamos de la homologación de la FAA», dice Durr.

«Ni que decir tiene que los rodamientos SKF instalados en el eje principal son componentes vitales del diseño», dice. «Debemos tener mucho cuidado en la elección de nuestros proveedores. Es obvio que la calidad del producto ha de ser impecable. La trazabilidad de cada artículo es esencial. Y necesitamos una relación a largo plazo con nuestros proveedores. Si cambiáramos de proveedor de rodamientos, por ejemplo, tendríamos que volver a iniciar desde cero el procedimiento de homologación de la FAA. Por eso, elegimos a SKF».

SKF suministra rodamientos para eje de hélice y otros componentes de motor a MISTRAL Engines, incluyendo rodamientos de bolas con cuatro puntos de contacto, rodamientos rígidos de bolas y retenes de fluoropolímero resistentes al aceite para aplicaciones sometidas a altas temperaturas. Los rodamientos son fabricados por Somecat SpA, una filial de SKF con sede en Pianezza, cerca de Turín, Italia. Esta planta fabrica rodamientos especiales de bolas y de rodillos cilíndricos para la industria aeroespacial y otras aplicaciones especiales de alto rendimiento. Cada rodamiento aeroespacial, fabricado con materiales de la máxima calidad, es codificado y numerado individualmente, para asegurar una trazabilidad total.