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An�lisis del potencial econ�mico y tecnol�gico de la producci�n de microturbinas para aeronaves no tripuladas

 

Analysis of the Economic and Technological Potential of the Production of Micro Turbines for Unmanned Aircraft

 

An�lise do potencial econ�mico e tecnol�gico da produ��o de microturbinas para aeronaves n�o tripuladas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: msmunoz@espe.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 09 de febrero de 2024 *Aceptado: 11 de marzo de 2024 * Publicado: �23 de abril de 2024

 

        I.            Mag�ster en Administraci�n de Empresas, Ingeniero Mec�nico Aeron�utico, Tecn�logo en Mec�nica Aeron�utica menci�n Motores, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Departamento de Ciencias de la Energ�a y Mec�nica, Latacunga, Ecuador.

Resumen

El estudio se centr� en analizar el potencial econ�mico y tecnol�gico con relaci�n a la producci�n de microturbinas para aeronaves no tripuladas. Con el avance de nuevas tecnolog�as, el avance tecnol�gico hab�a impulsado el desarrollo de microturbinas para aeronaves no tripuladas, ofreciendo eficiencia y potencia en un tama�o compacto. Este an�lisis examin� su potencial econ�mico y tecnol�gico, destacando su influencia en el mercado actual y futuro de la aviaci�n no tripulada. Las microturbinas, similares a las de aviones comerciales, pero en menor escala, hab�an evolucionado desde su uso inicial en aeronaves militares hacia aplicaciones civiles y de aeromodelismo. El an�lisis del potencial econ�mico y tecnol�gico de las microturbinas para aeronaves no tripuladas resalt� la importancia de comprender y responder a las din�micas competitivas del mercado. La aplicaci�n del modelo de Porter proporcion� una gu�a para formular estrategias empresariales efectivas y tomar decisiones informadas en este sector en evoluci�n.

Palabras clave: microturbinas; aeronaves no tripuladas; potencial econ�mico; modelo de Porter.

 

Abstract

The study focused on analyzing the economic and technological potential in relation to the production of microturbines for unmanned aircraft. With the advancement of new technologies, technological advancement had driven the development of microturbines for unmanned aircraft, offering efficiency and power in a compact size. This analysis examined its economic and technological potential, highlighting its influence on the current and future unmanned aviation market. Microturbines, similar to those in commercial aircraft, but on a smaller scale, had evolved from their initial use in military aircraft to civil and model airplane applications. The analysis of the economic and technological potential of microturbines for unmanned aircraft highlighted the importance of understanding and responding to the competitive dynamics of the market. The application of Porter's model provided guidance for formulating effective business strategies and making informed decisions in this evolving sector.

Keywords: microturbines; unmanned aircraft, economic potential; Porter�s model.

 

 

 

Resumo

O estudo teve como foco analisar o potencial econ�mico e tecnol�gico em rela��o � produ��o de microturbinas para aeronaves n�o tripuladas. Com o avan�o das novas tecnologias, o avan�o tecnol�gico impulsionou o desenvolvimento de microturbinas para aeronaves n�o tripuladas, oferecendo efici�ncia e pot�ncia em tamanho compacto. Esta an�lise examinou o seu potencial econ�mico e tecnol�gico, destacando a sua influ�ncia no mercado atual e futuro da avia��o n�o tripulada. As microturbinas, semelhantes �s das aeronaves comerciais, mas em menor escala, evolu�ram desde seu uso inicial em aeronaves militares para aplica��es civis e aeromodelos. A an�lise do potencial econ�mico e tecnol�gico das microturbinas para aeronaves n�o tripuladas destacou a import�ncia de compreender e responder � din�mica competitiva do mercado. A aplica��o do modelo de Porter forneceu orienta��o para a formula��o de estrat�gias empresariais eficazes e para a tomada de decis�es informadas neste sector em evolu��o.

Palavras-chave: microturbinas; aeronaves n�o tripuladas; potencial econ�mico; modelo Porter.

 

Introducci�n

El avance tecnol�gico ha revolucionado m�ltiples sectores, incluyendo la industria aeroespacial. En este contexto, la producci�n de microturbinas para aeronaves no tripuladas ha emergido como un �rea de inter�s creciente (Moufadal , 2021). Estas peque�as turbinas ofrecen una serie de ventajas en t�rminos de eficiencia, potencia y tama�o, lo que las hace ideales para aplicaciones en drones y UAVs (Veh�culos A�reos no Tripulados). Este an�lisis se centra en explorar el potencial econ�mico y tecnol�gico de esta industria en crecimiento (Gil et al., 2021).

El an�lisis del potencial econ�mico y tecnol�gico de la producci�n de microturbinas para aeronaves no tripuladas no solo se centra en comprender el impacto de esta tecnolog�a en el mercado actual de drones, sino tambi�n en anticipar su influencia en el futuro de la aviaci�n no tripulada (Nu�ez, 2015). Este an�lisis extenso busca explorar en detalle c�mo la producci�n de microturbinas est� transformando la industria aeroespacial al proporcionar una alternativa viable a las tradicionales bater�as el�ctricas y otros sistemas de propulsi�n.

 

Veh�culos a�reos no tripulados

Mediante el avance de los veh�culos a�reos no tripulados (UAVs) y los progresos tecnol�gicos en materiales y procesos de fabricaci�n, numerosas empresas aeron�uticas internacionales, especializadas en la producci�n en serie de motores a reacci�n para la aviaci�n general, han dirigido sus esfuerzos hacia el desarrollo de microturbinas como sistemas de propulsi�n para estos innovadores veh�culos (Rios Hernandez, 2021). Al mismo tiempo, el sector internacional del aeromodelismo ha empezado a adoptar esta tecnolog�a de vanguardia para impulsar una selecci�n exclusiva de aeromodelos a reacci�n, pertenecientes a propietarios con un elevado poder adquisitivo.

Este nuevo segmento dentro del aeromodelismo est� experimentando un crecimiento constante a medida que surgen m�s compa��as especializadas en la producci�n en serie de este tipo de microturbinas, las cuales emplean tecnolog�a m�s simplificada en comparaci�n con aquellas utilizadas en UAVs, y con una tendencia decreciente en los costos de producci�n (Pedraza et al., 2021). La entrada de nuevos competidores en este mercado ha generado una tendencia hacia la accesibilidad en los precios de estos productos, provocando un aumento progresivo en la demanda a�o tras a�o.

 

Microturbina

Peque�a turbina a reacci�n, del mismo principio de funcionamiento que los motores a reacci�n de los aviones comerciales, pero a una escala reducida. Tiene una forma cil�ndrica y sus dimensiones externas son aproximadamente 100 mm de di�metro con 250 mm de longitud y posee un peso de 1.2 kg (Belmonte et al., 2008). Este peque�o motor a reacci�n posee internamente cinco secciones bien definidas como se observa en la Figura 1: Toma de aire (1), compresor (2), c�mara de combusti�n (3), turbina de expansi�n (4) y tobera de escape (5). Como se muestra en la imagen. Las caracter�sticas se detallan en la Tabla 1, donde se indican diferentes par�metros de operaci�n.

 

Figura 1. Vista en corte de una microturbina.

 

Posee un tama�o y peso reducido, con los que provee un empuje de 10 kg, siendo un valor elevado dentro de la categor�a en la que se encuadra este tipo de peque�as turbinas. El precio, ya que, tanto en el mercado nacional como el internacional, la mayor�a de los precios de los competidores se encuentran muy por arriba de los de este producto en particular. Posee una simplicidad mec�nica lo que facilita efectuar un mantenimiento para prevalecer un buen estado y optimo funcionamiento, la desventaja m�s importante es que el consumo de combustible es bastante elevado.

 

Tabla 1. Especificaciones t�cnicas de la microturbina.

 

Producci�n de microturbinas

El desarrollo de microturbinas empieza desde la d�cada de los 80 produci�ndolas para peque�as aeronaves no tripuladas con intereses militares, las cuales ten�an la funci�n de ser blanco a�reo para los entrenamientos de los aviones de caza y de defensa antia�rea, es una tecnolog�a que al principio por su alto costo de producci�n no estaba al alcance econ�mico de todos, pocas empresas aeron�uticas pod�an costear su desarrollo (Nu�ez, 2018).

Con el avance de la tecnolog�a y el desarrollo de nuevos materiales se obtuvo nuevas aleaciones para la producci�n de turbinas, materiales que se encontraban y menoraban el coste de producir, el avance en la electr�nica fue fundamental permiti� la producci�n de peque�as plaquetas de circuitos de sistemas de control electr�nicos, aplicables a elementos de tama�o reducido, como son las microturbinas, que utilizan sistemas de control de consumo de combustible, acorde a su tama�o (Bermudez et al., 2024).

 

Metodolog�a

Modelo de Porter

El modelo de las cinco fuerzas de Porter es un marco anal�tico desarrollado por el profesor Michael Porter de la Harvard Business School en 1979 este modelo se utiliza com�nmente para entender la competencia dentro de una industria y determinar la atracci�n de dicha industria para las empresas que operan en ella (Michaux y Cadiat, 2016).

La primera fuerza, la �rivalidad entre competidores existentes�, analiza el grado de competencia entre las empresas existentes en la industria. Cuanto m�s intensa sea la rivalidad, m�s dif�cil ser� para las empresas obtener ganancias (P�rez y Polis, 2011).

La segunda fuerza, la �amenaza de nuevos participantes�, eval�a la facilidad con la que nuevas empresas pueden ingresar al mercado. Si las barreras de entrada son bajas, como costos de inicio bajos o falta de regulaciones, existe una mayor amenaza de nuevos competidores, lo que puede disminuir la rentabilidad (Michaux y Cadiat, 2016).

La tercera fuerza, el �poder de negociaci�n de los compradores�, analiza el poder que tienen los compradores en la industria para influir en los precios y condiciones. Si los compradores tienen muchas opciones o son grandes y poderosos, pueden imponer condiciones desfavorables a las empresas (Michaux y Cadiat, 2016).

La cuarta fuerza, el �poder de negociaci�n de los proveedores�, determina el poder que tienen los proveedores para influir en los precios y condiciones de venta. Si los proveedores son pocos en n�mero o tienen productos �nicos, pueden ejercer presi�n sobre las empresas para aumentar los precios o mejorar las condiciones (Magretta, 2014).

Y la quinta fuerza, la �amenaza de productos sustitutos�, examina la disponibilidad de productos o servicios sustitutos que puedan satisfacer las mismas necesidades de los clientes. Si hay muchos sustitutos disponibles, las empresas pueden perder clientes ante alternativas m�s atractivas (Magretta, 2014).

 

Figura 2. Esquema del modelo de Porter.

 

El an�lisis de las cinco fuerzas permite a las empresas comprender mejor su entorno competitivo y desarrollar estrategias para enfrentar los desaf�os y aprovechar las oportunidades dentro de su industria. Es importante tener en cuenta que estas fuerzas pueden cambiar con el tiempo debido a factores como cambios en la tecnolog�a, regulaciones gubernamentales y fluctuaciones econ�micas.

 

Definici�n del sector estrat�gico

Este tipo de mercado es muy exigente en cuanto a la tecnolog�a aplicada y a la confiabilidad del producto; existen normas reguladoras de dise�o (MIL y FAR) que se deben cumplir a fines de certificar estas aeronaves para el uso o comercializaci�n del mismo, imponiendo muchos requisitos de seguridad para los productos de sistemas propulsivos (como v�lvulas de seguridad, bombas auxiliares, sistemas de arranque auxiliar, etc.) que no son tenidos en cuenta en la definici�n del producto analizado, debido a que incrementar�an en gran medida el peso del conjunto, dejar�a de ser un producto de tecnolog�a simple, encarecer�a los costos e incrementar�a demasiado el precio de venta, dejando de lado los mercados m�s simples a los que se intenta ingresar y restringiendo s�lo a la participaci�n de los mercados de alta tecnolog�a de UAVs, con un producto caro, no conocido ni de marca confiable, pesado y de poca autonom�a. Esto es equivalente a un fracaso inminente en este tipo de mercado (Rojas, 2019).

 

Figura 3. Tama�o de mercado de microturbinas a nivel mundial.

 

Los productos para generaci�n de energ�a el�ctrica usando turbinas de reacci�n, en la actualidad tienen un desarrollo tecnol�gico cada vez m�s elevado, tratando siempre de aumentar la eficiencia del sistema motriz, de manera que los costos para obtener dicha energ�a sean cada vez menores (Gomez, 2007). Esto implica nuevamente que el consumo de estos sistemas motrices se vea restringido a valores muy exigentes y bastante bajos, para lograr mucha energ�a con un costo de combustible bajo. De manera que tampoco ser�a un producto atractivo para este tipo de mercado, se concluye que el mercado meta al que se enfocar� posteriormente este an�lisis, ser� exclusivamente al aeromodelismo de alta gama, con el uso de microturbinas. Como se observa en la imagen del tama�o de mercado de microturbinas proyectado desde el a�o 2020 al a�o 2031, mostrando un incremento en comparaci�n a a�os anteriores haci�ndolo un mercado atractivo para la inversi�n.

 

Oferta y demanda de las microturbinas

La oferta de este tipo de producto se define y clasifica como especialista, ya que apunta a un mercado de un tipo muy espec�fico de sistema propulsivo de un� peque�o sector del aeromodelismo, como es el de los peque�os Jets a escala, los pulso-reactores tambi�n son dejado de lado com�nmente en este tipo de categor�a por el hecho del agudo y molesto ruido que emiten durante su funcionamiento, y tambi�n por que el consumo de combustible es m�s elevado a�n que el de las micro turbinas, restringiendo la duraci�n de un vuelo a unos pocos minutos (Rubiano , 2020). Por eso es que la gran mayor�a de los aeromodelistas que construye aeronaves del tipo Jets a reacci�n, utilizan las microturbinas como sistema propulsivo.

De acuerdo con los productos ofrecidos en el mercado, se pudo notar ciertas tendencias, como por ejemplo la est�tica y el buen aspecto en la gran mayor�a es notable, a pesar de que generalmente en los aeromodelos, las microturbinas quedan encerradas en las estructuras del fuselaje, sin poder ser vistas, las carcasas exteriores poseen una muy buena terminaci�n y algunas est�n pintadas. Todas comparten la misma mec�nica, por ser sencilla y confiable. Ninguna posee una configuraci�n distinta, ni una complejidad notable que la haga diferente del resto.

Hay algunas que priorizan en su dise�o una mejor eficiencia en cuanto a un menor consumo de combustible, mientras que otras se centran en conseguir la mayor cantidad de empuje posible. La mejor turbina ser�a aquella que obtenga un gran empuje con un m�nimo consumo, pero al ser una relaci�n de compromiso, la que hay entre el consumo y el empuje desarrollado, ninguna del mercado se podr�a considerar la �mejor turbina�. En general, la gran mayor�a de las turbinas equilibran ambas caracter�sticas, con un consumo y un empuje medios (Bernal et al., 2009).

 

Resultados y discusi�n

Al aplicar el modelo de las cinco fuerzas de Porter al an�lisis del potencial econ�mico y tecnol�gico de la producci�n de microturbinas para aeronaves no tripuladas, se pueden obtener resultados y discusiones significativas que influyen en la comprensi�n de este mercado espec�fico.

 

Competencia en la industria de microturbinas para aeronaves no tripuladas

Se observa una competencia creciente en la industria de microturbinas para aeronaves no tripuladas, con m�ltiples empresas incursionando en el mercado para capitalizar el r�pido crecimiento del sector de drones. La competencia intensa puede presionar los m�rgenes de beneficio y estimular la innovaci�n tecnol�gica. Las empresas que logren diferenciarse mediante la oferta de caracter�sticas �nicas o precios competitivos podr�an obtener una ventaja competitiva significativa.

 

Poder de negociaci�n de los proveedores de tecnolog�a de microturbinas

Los proveedores de tecnolog�a de microturbinas poseen un cierto grado de poder de negociaci�n, especialmente aquellos con tecnolog�as patentadas o exclusivas. Las empresas que dependen en gran medida de un �nico proveedor de microturbinas podr�an enfrentar riesgos significativos en t�rminos de disponibilidad de suministros y precios. Diversificar las fuentes de suministro o invertir en capacidades internas de I+D podr�a mitigar esta vulnerabilidad.

 

Poder de negociaci�n de los compradores de aeronaves no tripuladas

Los compradores de aeronaves no tripuladas tienen una influencia creciente debido a la disponibilidad de m�ltiples proveedores y opciones en el mercado. Las empresas fabricantes de microturbinas deben estar atentas a las demandas cambiantes de los clientes y adaptarse r�pidamente para satisfacer las necesidades espec�ficas del mercado. Esto podr�a incluir la personalizaci�n de productos, servicios postventa mejorados o una mayor eficiencia en la cadena de suministro.

 

Amenaza de productos sustitutos

La amenaza de productos sustitutos, como las tecnolog�as de bater�as el�ctricas, est� presente y en constante evoluci�n en el mercado de aeronaves no tripuladas. Las empresas deben anticipar y responder a los avances tecnol�gicos en productos sustitutos, ya sea mediante la mejora de la eficiencia de las microturbinas, la diversificaci�n de la oferta de productos o la exploraci�n de nuevas alianzas estrat�gicas.

 

Amenaza de nuevos participantes

Las barreras de entrada al mercado de microturbinas para aeronaves no tripuladas son relativamente altas debido a los altos costos de inversi�n y la complejidad tecnol�gica. A pesar de las barreras de entrada, la creciente demanda de aeronaves no tripuladas podr�a atraer a nuevos participantes al mercado. Las empresas establecidas deben mantenerse �giles y enfocadas en la innovaci�n para mantener su posici�n competitiva frente a nuevos entrantes.

 

Conclusiones

Relacionar el modelo de Porter con el an�lisis del potencial econ�mico y tecnol�gico de la producci�n de microturbinas para aeronaves no tripuladas, se identifican diversos factores que pueden influir en la viabilidad y el �xito de las empresas en este sector en constante evoluci�n. La comprensi�n de estas fuerzas competitivas puede orientar la formulaci�n de estrategias empresariales efectivas y la toma de decisiones informadas.

Las microturbinas tienen el potencial de transformar la industria de los UAVs al proporcionar una fuente de energ�a eficiente y confiable. A medida que la tecnolog�a avanza y los costos disminuyen, es probable que veamos una mayor adopci�n de microturbinas en aeronaves no tripuladas. La colaboraci�n entre fabricantes, investigadores y reguladores ser� fundamental para aprovechar al m�ximo este potencial econ�mico y tecnol�gico.

 

Referencias

1.      Belmonte , S., Viramonte , J., Nu�ez , V., & Franco , J. (2008). Estimaci�n del potencial hidr�ulico para Generaci�n de energ�a el�ctrica por microturbinas mediante herramientas SIG.

2.      Bermudez, K., Camio, A., & Irigoyen , R. (2024). La necesidad social de cobertura de seguros para la utilizaci�n de veh�culos a�reos no tripulados (VANT/DRONES) recreativos en el �rea metropolitana de Buenos Aires (AMBA).

3.      Bernal, R., Piechna, J., & Muller, N. (2009). An�lisis num�rico de efectos at�picos en un rotor de ondas aplicado a una microturbina. . Ingenium.

4.      Gil, R., Barrera, M., & Gutierrez , J. (2021). An�lisis del proceso de producci�n de una l�nea de componentes de turbinas de avi�n. Ingenier�a Industrial.

5.      Gomez, R. (2007). Dise�o del proceso de certificaci�n e implantaci�n de los requisitos en una empresa del sector aeron�utico seg�n las normas. NADCAP.

6.      Magretta, J. (2014). Para entender a Michael Porter. Gu�a esencial hacia la estrategia y la competencia (trad. Jos� C. Pecina Hern�ndez) . Grupo Editorial Patria SA de CV.

7.      Michaux, S., & Cadiat, A. (2016). Las cinco fuerzas de Porter: C�mo distanciarse de la competencia con �xito. 50minutos.

8.      Moufadal , I. (2021). Dise�o de una turbina para un vehiculo aereo . Universidad Politecnica de Catalunya .

9.      Nu�ez, A. (2015). Dise�o termofluidodinamico de un motor para vehiculos aereos no tripulados . UAV .

10.  Nu�ez, A. (2018). Dise�o de un concentrador de viento para mejorar el desempe�o de las microturbinas e�licas en el ambiente urbano.

11.  Pedraza, J., Sarmiento , F., Vergel, A., Rozo , E., & Ibarra , D. (2021). Veh�culos a�reos no tripulados como alternativa de soluci�n a los retos de innovaci�n en diferentes campos de aplicaci�n.

12.  P�rez, J., & Polis, G. (2011). Modelo de competitividad de las cinco fuerzas de Porter.

13.  Rios Hernandez, R. (2021). Uso de los Drones o Veh�culos A�reos no Tripulados en la Agricultura de Precisi�n. Revista Ingenier�a Agr�cola. Revista ingenieria agricola.

14.  Rojas, F. (2019). Plan de negocios para empresa de Servicios Aeron�uticos.

15.  Rubiano , J. (2020). Retos y oportunidades del sector aeronautico en colombia durante la ultima decada.

 

 

 

 

 

 

� 2024 por el autor. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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