DOS mejor que CUATRO. [EL RENDIMIENTO – II]

El último día se publicaba un título homólogo sobre el tema del “rendimiento”. En aquella ocasión se hacían algunas consideraciones sobre rendimiento en el consumo de combustible para las instalaciones de calefacción, justificando la ventaja de disponer dos calderas combinadas, para permitir una respuesta mejor modulada, en unas condiciones de demanda variable, para un sistema de combustión del tipo “todo o nada”.
 
Hoy vamos a revisar algunas consideraciones sobre el número de motores en los aviones de pasajeros, que justifican la generalización de DOS motores en la mayoría de los aviones, que pueden verse en los últimos años, la cual también responde una cierta lógica del rendimiento o la eficiencia de uso, aunque por un tipo de razones, que inicialmente no resulten demasiado evidentes.
LA SEGURIDAD en el VUELO
Dentro de la regulación de seguridad en los aviones de pasajeros, existe un requisito básico, que responde a una lógica elemental y en última instancia condiciona los resultados. Este requisito es la condición indispensable de que cualquier avión de varios motores, debe soportar el fallo completo de uno de ellos, en cualquiera de las posibles circunstancias de vuelo, ya sea el despegue, aterrizaje, crucero, etc.
 
Este requisito naturalmente es completamente indispensable y en pura lógica indiscutible. En base a ese requisito es precisos concebir y establecer la configuración del avión desde sus fases iniciales de diseño, en relación con el número de motores y naturalmente la potencia y sus dimensiones adecuadas.
 
Naturalmente otra de las condiciones básicas cuando se proyecta un avión de pasaje, es que el consumo de combustible esté razonablemente ajustado por una buena eficiencia, para que los costes de operación de sus futuros clientes, sean competitivos y rentables. Esta consideración sin embargo, es totalmente secundaria en el ámbito de la aviación militar, ya que la operación de los aviones depende de requisitos completamente diferentes de la rentabilidad comercial.
EL PANORAMA ACTUAL
Si observamos el panorama de un aeropuerto en la actualidad podemos ver que proliferan notablemente los aviones con dos motores bastante voluminosos bajo las alas, aunque también hay una presencia considerable de aviones con cuatro motores, sobre todo los frecuentes Boeing 747 y actualmente los A-380, pero sin embargo estos dos modelos tienen una peculiaridad como es el tamaño, ya que destacan por ser los aviones de máxima capacidad.
 
Hace ya bastantes años era mucho más frecuente ver aviones con cuatro motores bajo las alas, especialmente aquellos que hacían vuelos transoceánicos o de mayor radio de acción, y los de dos motores, que muchas veces se disponían en cola, adosados al fuselaje, se empleaban en aviones algo más reducidos y de corto o medio radio de acción.
 
También hubo una época a finales de los 70s en la que proliferan disposiciones de tres motores con cabina ancha, como los DC-10 y  Lockheed 1011 en aviones de largo radio, pero es cuando se afianza el éxito de AIRBUS en los 80s, cuando se generaliza la configuración de dos motores, también para aviones de largo recorrido.
LA POTENCIA
La elección de la potencia para los motores de un avión, es una decisión que se adopta en las fases iniciales de proyecto, cuando se configura el conjunto de requisitos que debe cumplir, para competir con sus rivales en función del panorama comercial. El requisito básico es una cuestión técnica vinculada al número de motores, dado que la suma total de potencia es la que asegura las prestaciones del avión, o su capacidad de despegue y aterrizaje junto a las velocidades y altitud, máximas o de crucero.

Una vez establecida la cuantía de potencia máxima “P”, que deben proporcionar los motores del futuro avión, es cuando procede hacer diversas consideraciones sobre el número de motores que es conveniente adoptar. Lógicamente cuanto mayor sea el número de motores, más se reduce la potencia unitaria de cada uno, P/2 o bien P/4, P/6 .. /8 etc. No obstante en este punto es preciso añadir el requisito de seguridad previamente establecido, lo que equivale repartir de forma homogénea, la potencia total entre el número total de motores menos uno [N-1]. P, P/3, P/5 .. /7.
 
Esto supone que un avión con solo dos motores necesita que cada uno de ellos disponga de toda la potencia “P” necesaria para asegurar el vuelo del avión en cualquier circunstancia. Por otra parte un avión con una configuración de cuatro motores, necesita que cada uno de ellos tenga una potencia de: P/(N-1), es decir de P/3, o lo que es lo mismo un tercio de la potencia total P.
LA VUELTA DEL ESPEJO
Una vez que ya hemos adoptado la “dimensión” de cada motor, vamos a considerar el régimen de potencia a la que tienen que operar en cada caso a lo largo de su vida útil.
 
En el primer caso, para un avión con solo dos motores, tenemos que cada uno de ellos dispone de una potencia máxima unitaria igual a P, que es la necesaria para mantener en vuelo el avión aunque el otro estuviera apagado, pero como normalmente funcionan los dos al mismo régimen por una cuestión de simetría elemental, tenemos que en este caso la vida útil del motor se desarrolla con este trabajando al 50% de su potencia teórica, y del mismo se deriva tanto el consumo de combustible, como el desgaste interno de las piezas y el mantenimiento correspondiente.
 
En el caso del  avión con cuatro motores, lógicamente funcionando todos al mismo régimen de potencia, tenemos que cada uno debe proporcionar P/4, o bien un 25% de toda la potencia necesaria. Si lo comparamos ahora con la potencia unitaria de cada motor, que ya habíamos establecido anteriormente como P/3, nos damos cuenta de que al comparar el régimen de operación normal, los motores en este caso se pasan su vida útil, a un régimen del 75% de su potencia teórica, o lo que es lo mismo (P/4):(P/3).
 
Lógicamente un motor trabajando normalmente en el entorno del 50% de su potencia teórica tiene una primera ventaja, al reducir los desgastes respecto a uno que opera al 75%, pero además tiene la ventaja adicional de que cada kilogramo de combustible se quema con mejor eficiencia y rendimiento, lo cual supone que al final de cada vuelo el avión con solo dos motores, ha quemado menos kilogramos de combustible que un avión de cuatro motores.
 
En el caso de aviones de cuatro motores, que actualmente se mantienen en uso, lógicamente hay que considerar que estos son precisamente los aviones de “mayores” dimensiones, (B-747 y A-380) y que ambos superan las 250 toneladas en el despegue, por lo que se desborda el límite práctico de poder operar con “un solo motor”, de acuerdo con la condición de seguridad necesaria, si fueran sustituidos por configuraciones de dos motores.

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