Propulsión iónica en el aire: el estado de la cuestión

Por Iván Rivera, el 7 octubre, 2022. Categoría(s): Ingeniería • Tecnología
Imagen de síntesis del dron Silent Ventus de Undefined Technologies, propulsado mediante tecnología electrohidrodinámica.
Imagen de síntesis del dron Silent Ventus de Undefined Technologies, propulsado mediante tecnología electrohidrodinámica. (Imagen: Undefined Technologies)

Hace pocos días el dron Silent Ventus de Undefined Technologies alcanzó los 4 minutos y 30 segundos de vuelo continuado por sus propios medios. Se establecía así un nuevo hito para su tecnología: la propulsión electrohidrodinámica.

La propulsión electrohidrodinámica, también llamada propulsión iónica atmosférica, es un análogo de la propulsión iónica usada en el espacio. En lugar de usar un gas almacenado como masa de reacción, se usa el propio aire. Los propulsores se construyen mediante rejillas paralelas entre las que se establece una diferencia de potencial muy elevada, suficiente para causar la rotura dieléctrica del aire circundante. Este deja de comportarse como un aislante eléctrico y comienza a conducir la electricidad como ocurre durante una tormenta, aunque en distancias mucho menores. Las moléculas de aire son ionizadas en un fenómeno denominado descarga de corona y se aceleran en el campo eléctrico entre rejillas. En esa zona chocan con otras moléculas neutras, transfiriéndoles su momento y produciendo una corriente de aire lo suficientemente intensa como para mantener el dispositivo en vuelo por la ley de la acción y la reacción.

Esquema de un propulsor electrohidrodinámico, en el que un electrodo positivo (a la izquierda) ioniza moléculas neutras de aire por descarga de corona y las acelera hacia un electrodo negativo o colector (a la derecha). En el camino, el momento de los iones se transfiere a otras moléculas neutras, que salen disparadas hacia la derecha del sistema, creando una fuerza de acción y haciendo que el propulsor se mueva, por reacción, hacia la izquierda.
Esquema de un propulsor electrohidrodinámico. (Imagen: autor).

Sin embargo, el hito de Undefined Technologies está rodeado de dudas. Para empezar, la empresa no ha hecho público más que un vídeo editado de un minuto y 17 segundos de duración. Tampoco conocemos la distancia a la que se han medido las emisiones de ruido. Afirman que se alcanzaron los 75 decibelios, pero ¿a qué distancia? El hecho de que no haya partes móviles en la propulsión electrohidrodinámica no la hace automáticamente silenciosa, ya que la descarga de energía por efecto corona genera un sonido característico. Este ruido es el que puede apreciarse al pie de una torre de alta tensión, por ejemplo.

Undefined Technologies afirma que su siguiente hito es lograr un vuelo de quince minutos. No sabemos si para lograrlo serán necesarias nuevas baterías con mejores prestaciones. Nada haría indicar, por otro lado, que el prototipo actual no esté utilizando ya las más capaces disponibles en el mercado, las de polímero de litio con una energía específica de alrededor de 250 vatios-hora por kilo. En ese caso, conseguir lo especificado en la hoja de ruta de la empresa no depende de su esfuerzo, sino de mejoras en la química de las baterías recargables que ocurre con lentitud y en marcos temporales de décadas. ¿Existirá la posibilidad de mejorar el rendimiento mediante cambios en la circuitería del sistema? No lo sabemos.

El prototipo de Undefined Technologies ofrece también una sección transversal muy grande, mayor que la de los tradicionales cuadricópteros. Esto lo hace potencialmente más difícil de controlar ante cualquier viento. Tampoco parece que disponga de medios para estabilizarse y orientarse (en los cuadricópteros convencionales las diferentes hélices realizan esta tarea). Esto, sin embargo, es más una limitación tecnológica que podría soslayarse con cambios en el diseño de la rejilla de propulsión, o directamente mediante la inclusión de hélices para el mantenimiento de la posición.

Más preguntas: ¿cómo afecta la humedad ambiente o la lluvia a la respuesta del propulsor? Cualquier sistema que dependa del efecto corona va a ver sus características alteradas por cambios en la constante dieléctrica del medio en el que opere. En general, la actitud extremadamente optimista de la empresa, al tiempo que ofrece datos limitados y editados, obliga a ser escéptico sobre todo el asunto.

La propulsión electrohidrodinámica es una tecnología interesante que seguir, pero los factores que la limitan hoy por hoy son muchos. Quizá el progreso real dependa de avances tecnológicos que estén aún muy lejanos, como comenté, aunque brevemente, al final de mi charla de hace un año en el Naukas Bilbao 2021.



Por Iván Rivera, publicado el 7 octubre, 2022
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