El calor es un desafío clave en el desarrollo de motores eléctricos para la aviación, ya que limita la potencia y obliga a modificar el diseño de las aeronaves.
El proyecto Doze, liderado por Aerotecnic y Aimen, desarrolla un carenado de motor eléctrico que disipa el calor de manera eficiente mediante materiales compuestos avanzados y aditivos como el grafeno.
El uso de grafeno mejora la conductividad térmica del material en más del 60% sin afectar sus propiedades estructurales, facilitando la gestión térmica y la reducción de peso.
La tecnología se encuentra en fase preindustrial, validando materiales y procesos, y explora métodos de fabricación más eficientes energéticamente fuera de autoclave, aunque aún requiere más desarrollo y certificación.
La descarbonización del transporte aéreo es uno de los deberes pendientes de la industria de la aviación. Materiales más ligeros, diseños optimizados o menos consumo son algunas de las variables que se están abordando desde hace años.
Pero con los avances de los sistemas de propulsión eléctrica y de hidrógeno, hay otro factor que empieza a ganar relevancia: la temperatura.
En el caso de los motores eléctricos, el calor limita la potencia disponible. Si no se gestiona de forma adecuada, obliga a aumentar el número de motores o incorporar sistemas que lo disipen y, en consecuencia, a modificar la estructura de los aviones.
De ahí que la gestión térmica haya comenzado a formar parte de las primeras fases del diseño, y no como algo adicional. Ahí se sitúa el proyecto Doze, impulsado por Aerotecnic y el centro tecnológico Aimen, cuyo objetivo es el desarrollo de un carenado de motor eléctrico capaz de disipar calor de forma más eficiente.
El objetivo es solucionar de forma simultánea dos retos: la reducción de peso y el control térmico en sistemas de nueva generación.
Mismos materiales, nuevas funciones
El diseño de este carenado parte de materiales compuestos avanzados, que ya se utilizan en aeronáutica por su relación entre resistencia y peso. Sobre ellos, introducen aditivos como el grafeno para modificar sus propiedades térmicas.
“Estamos alterando la composición de los materiales con repercusiones en la viscosidad del medio o la interacción final entre el refuerzo y la matriz”, explica Elena Rodríguez Senín, responsable del proyecto en Aimen, a DISRUPTORES - EL ESPAÑOL.
Esto obliga a diseñar cuidadosamente concentraciones y procesos. La elección del grafeno responde a que “aporta una mejora en la conductividad térmica de más del 60%, lo que mejora la disipación de calor en aplicaciones donde este parámetro resulta crítico”, concreta Rodríguez Senín.
Se trata de “buscar concentraciones de nanopartículas adecuadas que puedan aportar una mejora térmica sin repercutir negativamente en el comportamiento mecánico [...] y añadir nuevas capacidades sin renunciar a sus propiedades estructurales”
A esto suma la necesidad de garantizar una distribución homogénea del material en estructuras de fibra de carbono, uno de los principales retos para su escalado industrial.
Además, desde Aimen subrayan que “lo más importante es garantizar una correcta escalabilidad e industrialización”, controlando los porcentajes de deposición y evitando problemas durante el proceso, en un contexto en el que aún se están desarrollando normativas específicas y es necesario validar su comportamiento a largo plazo.
Del demostrador a la aplicación industrial
El proyecto ha alcanzado un nivel de madurez tecnológica intermedio (TRL 4–5), con un demostrador preindustrial que valida tanto los materiales como los procesos de fabricación y las capacidades de gestión térmica.
Desde Aerotecnic señalan que se trata de “una tecnología prometedora y orientada a futura industrialización, pero que aún requiere fases adicionales de maduración y certificación”, lo que sitúa el desarrollo todavía lejos de su incorporación en programas aeronáuticos.
En paralelo, el proyecto ha explorado procesos de fabricación fuera de autoclave, los equipos industriales de alta presión y temperatura utilizados habitualmente en aeronáutica para fabricar materiales compuestos. Los primeros resultados arrojan un menor consumo energético y ya se están empezando a usar en determinadas aplicaciones sin perder calidad.
Aunque, como matizan desde Aimen, “cuando hablamos de piezas realmente críticas, todavía hay ciertos límites”, por lo que el autoclave sigue siendo la referencia y se prevé un escenario de convivencia de ambas tecnologías.
Simulación y validación
La simulación avanzada ha permitido analizar el comportamiento del sistema desde fases tempranas del diseño y disminuir la necesidad de prototipos físicos. En este sentido, Rodríguez Senín señala que esta herramienta ha sido clave para “evaluar distintos diseños y configuraciones, anticipando su impacto en rigidez, resistencia, peso y gestión térmica”.
Aun así, advierte que “los ensayos físicos continúan siendo esenciales para confirmar resultados y ajustar los modelos” en condiciones reales.
Desde el punto de vista operativo, la integración de la gestión térmica en la estructura puede contribuir a reducir el consumo energético.
Con estos desarrollos, desde Aerotecnic explican que es posible “aumentar la potencia efectiva de los motores eléctricos sin penalizaciones de peso o arquitectura”, aunque por el momento el desarrollo se encuentra en fase preindustrial.