Léo Ramos Túnel de viento para la realización de pruebas en la UFMG y dibujos de aeronaves realizados por alumnos de la universidadLéo Ramos
En mayo de este año, voló por primera vez en Brasil un avión eléctrico tripulado, y este logro catapultó al país al selecto grupo de naciones que dominan la tecnología de fabricación de aeronaves eléctricas. El vuelo se concretó en São José dos Campos, ciudad paulista sede del mayor polo aeronáutico del país y también de Embraer, la tercera compañía fabricante de jets comerciales de pasajeros del mundo. El Sora-e pertenece a ACS-Aviation, una de las alrededor de 20 empresas brasileñas que se dedican a la fabricación de pequeñas aeronaves clasificadas por la Agencia Nacional de Aviación (Anac) como experimentales o deportivas livianas. A estas últimas, una subcategoría de las experimentales creada por la Anac en 2011, se las conoce por la sigla LSA, de light sport aircraft, y pueden venderse completas, mientras que las experimentales de construcción amateur son aeronaves livianas, no homologadas, que salen al mercado en forma de kits y deben tener un 51% de su montaje a cargo del comprador, normalmente un piloto privado.
La mitad de los fabricantes de esos aviones está en el interior de São Paulo, mientras que los otros se distribuyen por Goiás, Rio Grande do Sul, Minas Gerais, Pernambuco, Santa Catarina, Paraná y Bahía. Brasil es el segundo mercado global de aviones experimentales, sólo superado por Estados Unidos. Según datos de la Anac, existían en el país 4.958 aeronaves de este tipo en 2013. Estos aviones, destinados fundamentalmente a pilotos amateurs que desean volar en aparatos propios, se utilizan con fines recreativos o de esparcimiento y de transporte personal, y no pueden emplearse en cualquier actividad comercial. “Brasil es un país con dimensiones continentales que comporta esa variación de aviones para contemplar las más diversas necesidades”, explica Humbert Peixoto Silveira, presidente de la Asociación Brasileña de Aviación Experimental (Abraex). Los aviones experimentales cuestan a partir de 50 mil reales, en tanto que los LSA –los deportivos – salen por hasta 750 mil reales.
Alexandre Marchetti Sora-e, el primer avión eléctrico fabricado en BrasilAlexandre Marchetti
Pese a su pequeño porte y su capacidad limitada a dos o cuatro ocupantes, según Humbert, los aviones experimentales son vehículos tecnológicamente avanzados. “En todo el mundo, la aviación experimental funciona como un laboratorio de las grandes fábricas de aviones, tales como Airbus, Boeing y Embraer. Estos aparatos surgen de proyectos innovadores en términos de estructura y aerodinámica, se construyen mediante técnicas mejoradas de fabricación, se utilizan nuevos materiales en su estructura y están equipados con aviónica [el instrumental eléctrico y electrónico de los aviones] digital y motores potentes, que pueden llevar a algunos modelos a volar a más de 300 kilómetros por hora [km/h]”, dice.
El vuelo del Sora-e coronó dos años de trabajo del ingeniero aeronáutico egresado de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG) Alexandre Zaramella, socio director de ACS-Aviation, una empresa con sede en São José dos Campos (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 228). “En el mundo hay media docena de compañía enfocadas en el desarrollo de aviones eléctricos. Y nosotros somos una de las pocas que cuenta con un aparato probado en vuelo”, dice. El desarrollo del Sora-e –una versión del principal modelo de ACS-Aviation, el Sora con motor de combustión– contó con la colaboración del Centro de Investigación, Desarrollo y Montaje de Vehículos Impulsados con Electricidad de Itaipú Binacional, y recibió una subvención de 500 mil reales de la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), destinada a la creación de un sistema eléctrico para aeronaves. El avión está equipado con dos motores eléctricos de 35 kilovatios (kW) cada uno, alimentados por un conjunto de seis baterías de polímeros de iones de litio de 400 voltios, que pueden mantener la aeronave en el aire durante una hora y media.
Léo Ramos Super Petrel LS: aterrizaje y despegue en agua y en tierraLéo Ramos
Materiales compuestos
Hoy en día, en la aviación se apunta a utilizar materiales compuestos de metal y polímero, o de carbono y vidrio, en la fabricación de la estructura de las aeronaves, en reemplazo del aluminio aeronáutico, en razón de su bajo peso y de la elevada resistencia de estos nuevos materiales. La empresa europea Airbus, por ejemplo, le entregó en enero de este año a Qatar Airways el primer jet de la compañía con alas y fuselaje fabricados en polímeros reforzados con fibra de carbono: el A350 XWB, con capacidad para 366 pasajeros.
Otro fabricante brasileño de aviones livianos deportivos que recurrió al uso de materiales compuestos fue Scoda Aeronáutica. Esta compañía, con sede en Ipeúna, a 195 kilómetros de São Paulo, fabrica el Super Petrel LS, un avión anfibio (que despega tanto desde el agua como desde tierra, y hace lo propio en el aterrizaje) que es un éxito en el exterior. “Hemos fabricado 350 unidades del Super Petrel LS y del Super Petrel 100, su antecesor. Se les vendieron a 23 países y tenemos clientes en otros cuatro que se aprestan a recibir sus pedidos”, comenta Rodrigo Scoda, titular de la empresa. El Super Petrel sale a partir de 350 mil reales.
Scoda, un ingeniero aeronáutico egresado de la Escuela de Ingeniería de São Carlos de la Universidad de São Paulo (EESC-USP), con sede en la ciudad de São Carlos, hace hincapié en que el éxito de su avión se debe en buena medida al hecho de haber sido certificado en Estados Unidos y en otros países en la categoría LSA. “Proyectamos el Super Petrel LS con las normas de la FAA [Federal Aviation Administration] en manos. Ésa fue la manera que encontramos de fabricar un producto global”, afirma. La FAA es el organismo de Estados Unidos que se encarga de la reglamentación de la aviación civil. Sus normas sirven de modelo en varios países, Brasil inclusive.
El Super Petrel LS, elaborado con un compuesto constituido de fibra de carbono y fibra de aramida (kevlar), está inspirado en el avión anfibio francés Hydroplum, de la década de 1980. Scoda es responsable del 81% de su proceso productivo y sólo las partes mecánicas se importaron. Un aspecto poco común del proceso de desarrollo y certificación del Super Petrel LS fue el hecho de que el 90% estuvo a cargo de un pasante de 4o y 5o año de la carrera de ingeniería aeronáutica de la EESC-USP. “Siempre que es posible, trabajamos en colaboración con universidades. Tres de nuestros ocho ingenieros egresaron de la EESC”, dice Scoda. El equipo de colaboradores de la empresa está constituido por 100 profesionales entre técnicos, ingenieros, mecánicos, pilotos y administradores.
Picasa Monomotor Quasar: 60 aviones vendidosPicasa
Modelos certificados
Aparte Scoda, Indústria Paulista de Aeronaves (Inpaer) también se aboca a la búsqueda de la certificación de sus aviones para ganar mercado. Fundada en 2002, esta empresa cambió de manos hace dos años, cuando fue adquirida por los empresarios Milton Pereira y Helio Gardini. “Desde 2013 hemos invertido 40 millones de reales en Inpaer. Hemos hecho cambios importantes en el proceso de gestión, reformulamos nuestra cartera de productos y la plantilla de personal trepó de 60 a 115 trabajadores. Aspiramos a que Inpaer se convierta en una compañía globalizada, que siga los pasos de Embraer”, dice Milton. La nave insignia de la empresa, el monomotor biplaza Conquest 180, fue modernizado y pasó a llamarse New Conquest. “Este avión se encuentra en proceso de certificación como LSA. El objetivo siguiente consiste en empezar a exportar”, dice Milton.
Con 230 aviones entregados desde su creación, Inpaer está trabajando en dos nuevos modelos, el EZY300A y el EZY300B. Estos aviones tendrán capacidad para cuatro personas y autonomía para volar 1.950 km sin necesidad de reabastecimiento. La diferencia entre ellos es el posicionamiento de las alas con relación al fuselaje: cuando se elevan, como en el modelo 300A, el avión queda más panorámico y su velocidad es menor; en tanto, cuando están bajas, como en el 300B, el aparato se torna más veloz. “Nuestra intención es homologar esos aviones de acuerdo con la norma 23 del Registro Brasileño de Aviación Civil (RBAC 23). Así podrán utilizarse con fines comerciales: para el entrenamiento de pilotos y para el transporte de pasajeros y cargas”, explica Milton. El primer prototipo del 300A voló el año pasado y ahora pasa por mejoras, en tanto que el 300B aún se encuentra en etapa de proyecto.
Picasa P-1, un planeador desarrollado y construido en la ITA para instrucción de pilotosPicasa
Avión con pedales y motor impulsado por alcohol
Muchos de los ingenieros aeronáuticos actualmente responsables del proyecto de nuevos aviones en Brasil egresaron de la EESC-USP, del Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), una institución de educación superior del Comando de la Aeronáutica, y de la UFMG. “Durante los cinco años de la carrera de grado, los estudiantes aprenden a hacer un avión completo. La diferencia del nuestra carrera radica en el énfasis que se le asigna a la homologación y al mantenimiento aeronáutico, lo que hace que nuestros alumnos sean codiciados en el mercado”, afirma James Waterhouse, docente de la EESC-USP. “Hacer un avión que vuele es fácil, pero hacer uno que siga las normas aeronáuticas y pueda ser homologado es 100 veces más difícil.”
Uno de los proyectos más innovadores de la escuela fue la construcción de una aeronave tripulada movida con pedales, la primera de ese tipo en Latinoamérica. En el prototipo, con sólo 42 kilos, elaborado con una estructura de fibra de carbono y materiales compuestos, el piloto acciona la hélice moviendo unos pedales. El vuelo inaugural, de algunos metros, se realizó hace tres años. “Para lograr volar, un avión con pedales debe tener una aerodinámica refinadísima. Nuestros alumnos ahora están mejorando el proyecto para vuelos más largos”, dice Waterhouse, quien tiene un doctorado en el área de combustibles alternativos para aeronaves.
Léo Ramos El enfoque de la carrera de ingeniería aeronáutica de la USP de São Carlos es el mantenimiento aeronáuticoLéo Ramos
Aparte de ser docente de la USP, Waterhouse es titular de Aeroalcool Tecnologia, en sociedad con el ingeniero aeronáutico Omar José Junqueira Pugliesi, magíster en Ingeniería en el área de motores por la EESC-USP. Instalada en la ciudad Franca, a 400 kilómetros de la capital paulista, esta empresa se creó en 2001 con la finalidad de madurar y comercializar la tecnología del motor de alcohol para aviones proyectado a comienzos de los años 1980 en la USP de São Carlos. “Logramos perfeccionar la tecnología, pero, debido a contingencias del mercado, nuestro motor aeronáutico impulsado con etanol no llegó a convertirse en un producto comercial”, comenta Waterhouse.
Los socios decidieron invertir en el proyecto de una aeronave propia, bautizada Quasar. “Fue un avión proyectado desde cero, pieza por pieza. Fabricamos las ruedas, los frenos y varios componentes que normalmente se importan. En 2006, el Quasar hizo su vuelo inaugural”, recuerdo el profesor. Ya se han vendido 60 aviones, de los cuales las ocho primeras unidades se exportaron a Estados Unidos.
Léo Ramos En la UFMG el énfasis recae sobre la construcción de prototiposLéo Ramos
Aeroalcool verticalizó la producción de sus piezas y logró un elevado índice de nacionalización. “Entre los componentes importados están el motor, la hélice y la toda la aviónica, que no vale la pena fabricarlos acá”, dice Waterhouse. “Nuestra mayor innovación fue el uso de corte y taladrado con láser para la fabricación de componentes metálicos complejos, tales como las alas y superficies del avión. Esta tecnología, objeto de estudio durante mi maestría, resultó en un proyecto Pipe FAPESP [Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas], que fue un éxito. Con ella disminuimos un 80% la mano de obra de fabricación y el espacio físico y obtuvimos una mayor estandarización y calidad de manufactura.”
Un planeador pionero
El profesor del ITA Ekkehard Carlos Fernando Schubert diseñó y construyó un planeador biplaza destinado a la instrucción básica y avanzada de pilotos, bautizado P-1. El desarrollo del primer prototipo se inició en 1995 y se finalizó en 2002, cuando la aeronave hizo su primero vuelo. “Decidí construir un planeador biplaza para entrenamiento porque creía que Brasil debía librarse de las importaciones de un producto relativamente sencillo. Cuando empecé el proyecto, había una posibilidad de que el DAC [el Departamento de Aviación Civil, después transformado en la agencia Anac] adquiriera un lote grande para los aeroclubes del país, cosa que no se concretó”, comenta Schubert, brasileño hijo de alemanes.
Léo Ramos Montaje del anfibio Super Petrel LSLéo Ramos
Los planeadores son aeronaves que se sostienen en vuelo libre sin motor. Por eso deben fabricarse con materiales livianos y tienen una aerodinámica peculiar. El P-1 se produjo con un compuesto formado por fibra de vidrio, resina epoxi y espuma de PVC rígido. Una de sus principales innovaciones tecnológicas está en la geometría de las alas, con flecha (el ángulo que se forma entre el ala y el fuselaje) variable a lo largo de la semienvergadura. “Ese diseño dota de una mejor aerodinámica a las alas y de mayor eficiencia al vuelo”, dice el profesor del ITA. Su intención es conseguir certificar a la aeronave como LSA para intentar vendérsela a escuelas de aviación de Brasil y del exterior.
En la década 1960, los alumnos del ITA, bajo la dirección del profesor Guido Fontegalant Pessotti, quien se convertiría en director técnico de Embraer en los años 1980, ya hacían planadores. Construyeron el Urupema, un modelo que Embraer llegó a fabricar, y el remolcador de planeadores Panelinha. En el ITA se dictan seis carreras de grado en el área y de allí han egresado seis mil ingenieros aeronáuticos, aeroespaciales, mecánicos, electrónicos, civiles y en computación desde su fundación, en 1950.
USP/Divulgación Aeronave movida con pedales, desarrollada en la EESC-USPUSP/Divulgación
Cuna de proyectos
La UFMG también tiene un rol destacado en la formación de profesionales para la industria aeronáutica brasileña. De la carrera de ingeniería aeroespacial egresan entre 40 y 45 estudiantes año. La universidad cuenta con una unidad, el Centro de Estudios Aeronáuticos (CEA), enfocada en el proyecto, el desarrollo y la operación de prototipos de aeronaves. “Pocas instituciones académicas en el mundo tienen capacidad como para trabajar en la fabricación de aviones. Desde nuestro primero prototipo, el planeador Gaivota, que voló en 1964, hemos proyectado y construido 10 aeronaves”, comenta Paulo Henrique Iscold, ingeniero aeronáutico y docente de la UFMG.
El énfasis asignado a la construcción de prototipos, según Iscold, es lo que marca la diferencia en la carrera de la UFMG. “Nuestros alumnos aprenden en la práctica a construir un avión. Durante ese proceso, siempre intentamos innovar y crear algo más, que pueda llegar a la industria”, dice el ingeniero. Cada avión tarda entre cinco y seis años para quedar listo, y los alumnos participan en los proyectos, realizan diseños y cálculos y montan la estructura. El más reciente que se produjo en el CEA fue el Anequim, una aeronave de carrera que pesa 330 kilos y alcanza los 575 km/h. El Anequim voló por primera vez en noviembre de 2014, y este mes sus creadores intentarán romper siete récords mundiales de velocidad. Los vuelos serán monitoreados por la Federación Aeronáutica Internacional (FAI), una entidad con sede en Suiza y que homologa los récords en aviación.
Inpaer Panel del monomotor New ConquestInpaer
El monomotor CEA-308, construido en 2011 en la UFMG, está reconocido por la FAI como el avión liviano más rápido (menos 300 kilos de peso total, con el piloto y el combustible inclusive) del planeta. La aeronave rompió tres récords mundiales de velocidad, en los trayectos de 3, 15 y 100 kilómetros, y uno de razón de subida hasta 3 mil metros. Hace dos años, el proyecto de un avión para cuatro tripulantes creado en el CEA venció un concurso internacional organizado por la fábrica de motores aeronáuticos Price-Induction, de Francia.
Otro destacado del CEA es el Triathlon, una aeronave acrobática hecha de madera y materiales compuestos que empezó a salir de los planos entre 1997 y 2001, durante el doctorado del profesor Cláudio de Barros, fundador del CEA, según comenta Iscold. Ese modelo sirvió de inspiración para dos aviones que se construyeron industrialmente en empresas privadas: el Sora, una aeronave de ACS-Aviation, y el monomotor Wega 180, de Wega Aircraft, del estado de Santa Catarina.
Daniel Popinga Monomotor Wega, fabricado con base en un proyecto académicoDaniel Popinga
Creada por el mecánico de aeronaves Jocelito Wildner, Wega Aircraft tiene su planta en Palhoça, en la Región Metropolitana de Florianópolis. Es la primera industria del sector instalada en ese estado sureño. Aparte del Wega 180, con motor de 180 hp (horse power), también fabrica el Wega 210, con motorización más potente, de 210 hp. “Nuestros aviones están hechos de carbono, vidrio y resina de alta calidad, poseen tren de aterrizaje retráctil y siguen normas internacionales de seguridad”, afirma Wildner, egresado de la escuela de la extinta aerolínea Varig. La capacidad de producción de Wega es de dos unidades por año, y ya ha vendido ocho aviones.
Pernambuco también tiene su fábrica de aviones: Aeropepe, fundada en 1999 en la capital de ese estado, Recife. Ha vendido 15 unidades del Flamingo y del Super Flamingo ‒un monomotor de ala alta capaz de volar a 200 km/h‒, una de ellas a Portugal. Estas aeronaves exhiben dos innovaciones principales: una estructura totalmente construida con materiales compuestos y alas equipadas con largueros de fibra de carbono, lo que las dota de mayor resistencia estructural y dispensa el uso de piezas de fijación. “La aeronave sufre menos resistencia del aire y desarrolla una mayor velocidad con menor consumo de combustible”, dice José Rodolfo Garrido Andrade, Pepe, el dueño de la empresa.
Con base en una misma plataforma, el empresario pretende lanzar tres nuevos aviones. El primero, un modelo certificado como LSA, contó con la colaboración de Aeron, una spin off surgida en el CEA-UFMG. “Los ingenieros de Aeron quedaron a cargo de los cálculos aerodinámicos y del diseño del avión, que aún no tiene nombre ni fecha de lanzamiento”, dice Pepe. Las otras aeronaves son una versión del LSA con motor eléctrico y un aparato de alto rendimiento, dotado de motor turbohélice de paso variable y tren retráctil.
NOVAER
Fibra de carbono (azul), Piezas de proveedor (amarillo) y Partes metálicas (rosa)NOVAERUn proyecto ambicioso
Novaer planea fabricar un avión homologado para disputar mercado con grandes industrias internacionales como las estadounidenses Cessna, Piper y Cirrus
La meta que se ha fijado Novaer, una empresa que está desarrollando su primer avión, provisoriamente denominado proyecto T-Xc, consiste en fabricar más de 100 aviones por año a partir del cuarto año de producción, y destinar el 75% de esas unidades al mercado internacional. La aeronave hizo su vuelo inaugural en agosto de 2014, y se encuentra en la etapa de ensayos de certificación, que se extenderán durante un año más. Una diferencia de Novaer con relación a la mayoría de los fabricantes brasileños radica en el hecho de que, con el T-Xc aspira a la certificación por la norma 23 del Reglamento Brasileño de Aviación Civil (RBAC 23). Esta homologación permite que el avión se utilice como taxi aéreo y para el transporte de cargas, y para el entrenamiento de pilotos civiles y militares, cosa que no se les permite a las aeronaves experimentales. “No tendremos competidores en Brasil. Nuestros mayores competidores serán los fabricantes internacionales, tales como Cessna, Piper y Cirrus”, afirma Graciliano Campos, presidente de Novaer.
El T-Xc se fabricará en dos versiones: utilitario y de entrenamiento.
El primer modelo, con cuatro plazas, apunta al transporte de pasajeros y pequeñas cargas. La versión de entrenamiento, bautizada Sovi, tiene sólo dos plazas y se destinará al entrenamiento de pilotos de las fuerzas aéreas. Ambos aviones se inspiran en la aeronave experimental K-51, creada por el ingeniero húngaro naturalizado brasileño József Kovács, uno de los más renombrados proyectistas aeronáuticos del país. La mayor innovación del proyecto T-Xc reside en la aplicación de la fibra de carbono a gran escala. “Varios aviones comerciales ya tienen este componente en su fabricación, pero, por ahora, ninguno cuenta con el 100% de sus estructuras hechas en fibras de carbono como la aeronave de Novaer”, dice Campos.
Novaer tiene actualmente su sede en São José dos Campos, pero está en sus planes trasladar parte de sus actividades a la localidad de Lages, en Santa Catarina, donde la gobernación de ese estado planea erigir un polo industrial aeronáutico. La intención de Novaer es estructurar la línea de montaje del T-Xc y del Sovi en suelo catarinense. La empresa, creada en 1998, también se dedica al desarrollo de componentes para aeronaves. Es proveedora del tren de aterrizaje del T-27 Tucano, un avión de entrenamiento y combate liviano fabricado por Embraer, de uso de Fuerza Aérea Brasileña y también en más de 10 países.
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