Por Diego Isaid Guzman
Es muy probable que cada vez que te toca ese asiento con vista al ala del avión, te hayas preguntado el por qué algunas de estas se encuentran dobladas en la punta. Muchas de estas puntas tienen el logo de la aerolínea, pero la realidad es que su fin no es publicitario o estético.
En el argot aeronáutico les llamamos dispositivos de punta de ala y existen diferentes tipos. Sus objetivos son varios, pero principalmente aumentan la superficie alar sin la necesidad de aumentar la envergadura del ala, ya que un ala muy larga genera mayores esfuerzos en el empotre cuando esta se flexiona, que una que es corta.
Otro fin es direccionar correctamente el flujo circulatorio (torbellino) generado por la diferencia de presiones entre la parte inferior del ala con la parte superior, mismo que se desprende en la punta del ala. Estos vórtices o pequeños remolinos que se desprenden en la punta crean una fuerza inducida que frena al avión y es conocida como arrastre aerodinámico, estos dispositivos de punta de ala disminuyen el tamaño de los vórtices. También se dice que estos ayudan a que el flujo de aire que abandona el ala, en lugar de ser desperdiciado sea aprovechado y transformado en un tipo de empuje. La combinación de estos diferentes beneficios permite al avión consumir menos energía y por lo tanto consumir menos combustible.
El concepto de estos dispositivos fue desarrollado por un aerodinamista británico a finales de 1800, mucho antes que el primer vuelo de los hermanos Wright, pero fue hasta la década de 1970 cuando el precio del combustible aumentaba drásticamente, que el ingeniero de la NASA, el Dr. Richard Whitcomb retomó la idea y presentó un artículo científico respaldado por pruebas de túnel de viento y dinámica de fluidos computacional; en esta inevstiagación se predecía que los winglets presentarían una mejora en la eficiencia energética en vuelo crucero para aviones de transporte en un rango de 6% a 9%.
A finales de los 70s, un programa de vuelos de prueba con winglets fue realizado por el Centro de Investigación Langley de la Nasa para validar la investigación de Whitcomb. Una versión militar del avión Boeing 707 equipado con winglets mostró una mejora en el consumo de combustible de 6.5%.
Estos dispositivos tienen diferentes formas y nombres dependiendo del fabricante, pero veamos aquellos más conocidos.
Los winglets
Son los más conocidos y aunque los ocupan muchos aviones de distintos fabricantes, su forma no varía mucho, son una extensión casi vertical del ala con ángulo de transición muy pronunciado casi agudo. Fueron los primeros en ocuparse y los más utilizados en aviones de transporte..
Los wingtip fence
Son dispositivos de punta de ala, en el cual superficies verticales se extienden por arriba y por debajo de la punta del ala; durante mucho tiempo fueron los preferidos de Airbus, usados en todas las familias de sus aviones comerciales a excepción de las familias A330 y A340.
Blended Winglets
Los blended winglets a diferencia de los winglets normales cuentan con una transición del ala al winglet mediante una curva suave en lugar de un ángulo pronunciado, reduciendo así el arrastre aerodinámico inducido que se genera en la unión del ala con el winglet.
Los blended winglets se encuentran en algunos aviones corporativos y en gran parte han sido comercializados por una empresa de Seattle llamada AviationPartners, que trabajando conjuntamente con Boeing ofrecen actualizar aviones Boeing 737 clásicos y de nueva generación a este tipo de winglets
Los sharklets.
En forma parecen ciertamente iguales a los blended winglets, sin embargo sharklet es el nombre que Airbus da a sus nuevos dispositivos de punta de ala que están presentes en los A320 de nueva generación (Enhanced) y los A320Neo. Airbus y Aviation Partners alguna vez hicieron investigación juntos para dotar de blended winglets a los A320, sin embargo posteriormente perdieron relación y entre batallas legales por uso de la patente el proyecto no continuó. El nuevo dispositivo de Airbus llamado sharklet ahora se puede ver volando en equipos a320 por cielos de Latinoamérica.
Raked wingtip
Como su nombre en inglés lo sugiere, es una punta de ala rastrillada o cortada, no tiene una superficie perpendicular al ala, sólo es un flechado mayor en la punta de ala que ha demostrado ser eficiente para aviones de largo alcance y de gran envergadura. Este diseño está o estará presente en los nuevos 747-8, 767-400, 777 y los 787 de Boeing.
Spiroid Winglet
Es un winglet de tipo experimental que forma un loop o rizo completo en la punta de ala. Se espera que reduzca totalmente los vórtices y así generar beneficios aún mayores que otros dispositivos de punta de ala. El hecho de no haber vórtices también permitiría una menor separación entre aeronaves en espacios aéreos muy congestionados. El principal inconveniente es el mayor peso que agregan al avión.
Punta de ala no planar
Al igual que la raked wintip, no es una superficie vertical o perpendicular al ala, sino una extensión del ala con un mayor flechado y un mayor ángulo diedro, algo así como la combinación de una raked wingtip con un winglet de angulo menos pronunciado. Aviones con este tipo de punta los tendrán los Airbus A350 en todas sus series y también en algunas alas de gran alargamiento como las de los planeadores.
Split ScimitarWinglet
Es un diseño hibrido entre una raked wingtip, un winglet y una fence wingtip, que más parece la cola de un tiburón. Este tipo de wingtip es diseñado por AviationPartners, podrá ser instalado en los 737NG y es algo similar al dispositivo de punta de ala Advanced Technology Winglet del 737MAX.
Folding Raked wingtip
Boeing hizo el lanzamiento oficial del próximo Boeing 777x, el cual tendrá un ala del mismo diseño del Boeing 787 pero con la novedad de que estás serán plegables, de forma que el avión pueda ingresar en plataformas (áreas de estacionamiento) más angostas a las que necesitaría si mantuviera su envergadura con puntas extendidas. Esto permitirá tener ventajas operacionales en aeropuertos sin sacrificar superficie alar, que en vuelo y despegue puedan significar una mayor carga de paga.
Las diferentes puntas de ala varían en cada avión. Su diseño va en función de la necesidad y su novedosa fabricación. Hay aviones que no tienen porque ya no es costeable su mantenimiento o su implementación significaría reforzar las costillas del ala, para soportar las fuerzas torsionantes del ala, agregando peso al avión y nulificando el beneficio del dispositivo de punta de ala.
Estos dispositivos ahora los vemos en muchos aviones comerciales, corporativos, de aviación general y hasta en las palas de algunas hélices o rotores de helicópteros. En necesidad de reducir costos, aumentar la eficiencia operacional o disminuir la contaminación, el futuro nos seguirá sorprendiendo con geometrías radicales en muchas de las superficies del avión.