Como funcionan las alas con winglets

Las dispositivos de punta alar o winglets son dispositivos aerodinámicos utilizados en los extremos de las alas de los aviones. Habitualmente están destinados a mejorar la eficiencia de las aeronaves de ala fija.1 Generalmente, presentan la forma de una aleta hacia arriba en el extremo del ala pero pueden adoptar distintas geometrías.

Existen varios tipos de dispositivos de punta alar y, aunque funcionan de diferentes maneras, el efecto deseado es siempre reducir la resistencia aerodinámica de la aeronave alterando el flujo de aire cerca de las puntas alares. Los dispositivos de punta alar también mejoran las características de manejo de la aeronave y aumentan la seguridad para las aeronaves que van detrás. Dichos dispositivos incrementan el alargamiento alar efectivo de una ala sin incremento material de la envergadura. Una extensión de la envergadura reduciría la resistencia inducida, pero incrementaría la resistencia parásita y además requeriría aumentar la fuerza y el peso del ala. Llegado un momento, no hay beneficio neto en el hecho de incrementar más la envergadura, además también existen consideraciones operacionales que limitan la envergadura (por ejemplo las dimensiones de las instalaciones en los aeropuertos).

Los dispositivos de punta alar incrementan la sustentación generada en la punta alar (alisando el flujo de aire a través de la parte superior del ala cerca de la punta) y reducen la resistencia inducida causada por los torbellinos de punta de ala, mejorando el rendimiento aerodinámico. Esto incrementa la eficiencia en el consumo de combustible en aeronaves propulsadas e incrementa la velocidad de vuelo en planeadores, incrementando en ambos casos el alcance.1
Dibujo de los torbellinos de punta alar formados por una punta alar convencional (izquierda) y un blended winglet (derecha).

Los winglets fueron introducidos por primera vez en una aeronave comercial por Airbus en el A300; eran de tamaño pequeño. En la actualidad se está generalizando el uso de estos dispositivos en aviones de tamaño medio para uso particular o ejecutivo y también en los comerciales para transporte de pasajeros, como el Boeing 737-800, el Boeing 747 y el Airbus 320, entre otros. Esos aviones incorporan en la punta de las alas una extensión doblada hacia arriba, casi de forma vertical, cuya función es disminuir la turbulencia que se forma en ese lugar durante el vuelo, con lo cual se mejora el rendimiento aerodinámico. Los winglets permiten disminuir, aproximadamente, un 4% el consumo de combustible en vuelos que superen los 1.800 km, ya que permiten reducir la potencia de los motores sin que por eso disminuya la velocidad del avión, además de aumentar el rendimiento de la aeronave a elevados ángulos de ataque.

Básicamente podrí­amos decir que las teorí­as de la fluidodinámica nos dicen que a lo largo del ala se forman torbellinos debido a la diferencia de presiones entre el extradós y el intradós. En la punta del ala siempre se produce un desprendimiento de la corriente en forma de torbellino, al pasar la sección transversal del ala a cero. Este desprendimiento aumenta la resistencia aerodinámica del avión, tanto más cuanto mayor sea la intensidad del torbellino.

Los torbellinos van reduciendo su intensidad a lo largo de la envergadura del ala, al reducirse su sección transversal y, por tanto, la diferencia de presiones. De este modo, cuanto más larga sea el ala, menor será su intensidad. No obstante las alas no pueden ser demasiado largas para incrementar en demasí­a las cargas en la raí­z.