Seguridad en los aviones: El diagnóstico durante el vuelo es posible

Seguridad en los aviones: El diagnóstico durante el vuelo es posible

Las cabinas presurizadas de los aviones comerciales, así como sus alas y unidades de cola, se inspeccionan en busca de grietas y daños a intervalos regulares. Cada seis o diez años, cada avión debe someterse a una revisión D en un hangar durante uno o dos meses. Allí se desmonta en gran parte, incluso se quita la pintura. Junto con el tiempo de funcionamiento perdido, esta revisión D puede costar fácilmente varios millones de francos suizos.

¿No podría ser más sencillo? ¿No podrían controlarse también las partes sometidas a tensión de la estructura del avión de forma permanente, es decir, durante el vuelo, y vigilar específicamente cualquier daño que se produzca? En el marco de un proyecto financiado por la UE llamado DIMES (Desarrollo de Sistemas de Medición Integrados), un consorcio internacional de investigación ha estado investigando esta idea. Además de Empa, los socios del proyecto son Airbus, la Universidad de Liverpool, las empresas Strain Solutions Ltd. de Gran Bretaña y Dantec Dynamics GmbH de Alemania.

¿Dónde está? ¿Qué tan grave es?

“Solicitamos el proyecto en febrero de 2018, que se puso en marcha en el marco del programa Clean Sky 2 de la UE”, explica Erwin Hack, director del proyecto en Empa. La cuestión era apasionante: Utilizando componentes lo más robustos y baratos posible, los investigadores debían monitorizar el ala metálica de un Airbus A320 y los compuestos de fibra de carbono del panel de la cabina de un Airbus A350. Hack: “Los sensores debían responder a varias preguntas al mismo tiempo: ¿Hay daños? ¿Dónde están los daños? ¿Cuál es la naturaleza del daño? ¿Cuál es la gravedad del daño y cuánto durará el componente?”.

El consorcio se adjudicó el contrato, y Empa desempeñó un papel nada desdeñable: Por un lado, Hack es especialista en el control óptico de componentes, en la medición de imágenes térmicas y en el control mediante galgas extensométricas y rejillas de Bragg. Todos estos métodos debían utilizarse en las piezas del avión al mismo tiempo. Y en segundo lugar, Empa dispone de la infraestructura necesaria para sujetar las piezas y doblarlas selectivamente miles de veces seguidas. Hack desarrolló su estrategia de pruebas junto con Silvain Michel, del laboratorio de Ingeniería de Sistemas Mecánicos de Empa. Airbus suministró el segmento de ala de aproximadamente siete metros de longitud de un Airbus A320-111 de Filton/Reino Unido, que había sido dañado en un accidente en 1988.

Cuatro métodos a la vez

En noviembre de 2019, la sección del ala se sujetó en su lugar en Empa, y comenzaron las pruebas. Se utilizaron prensas hidráulicas para doblar el ala 70.000 veces mientras los investigadores recogían datos y analizaban los resultados. Como se esperaba, las pruebas de flexión ampliaron las fracturas que el ala había sufrido en el accidente y dieron lugar a nuevas grietas.

Los investigadores “palparon” el estado general del ala con galgas extensométricas y sensores Bragg de fibra óptica. Observaron las inmediaciones del daño con cámaras y cámaras de infrarrojos, ya que las pruebas de flexión generan calor en la sección del ala dañada. Donde se genera calor, es importante observar con especial atención.

La pandemia como reto

El siguiente paso fue adaptar los métodos de prueba de las alas metálicas a las estructuras de fibra de carbono de un avión: Airbus, en Toulouse, proporcionó la cabina de un Airbus, y Empa recibió los paneles del fuselaje de un Airbus A350 de Hamburgo. Ambas partes están sometidas a la presión de la cabina, que se acumula durante cada vuelo y se libera de nuevo en cada aterrizaje.

Pero entonces llegó Corona. Ahora los equipos de investigación de Chesterfield y Liverpool, de Ulm y Dübendorf, ya no podían reunirse ni desplazarse hasta sus objetos de prueba, que estaban en los laboratorios de Dübendorf, Toulouse y Filton. Los investigadores resolvieron el problema desarrollando un sistema de comunicación especial para los mecánicos, consistente en una cámara en el casco, una cabeza y un micrófono. Así equipado, un especialista de Toulouse pudo montar el módulo en la estructura de la cabina, guiado a distancia por expertos de Inglaterra, Alemania y de Empa. El método funcionó tan bien que un laboratorio de investigación aeronáutica de Ottawa (Canadá) acabó uniéndose al proyecto. Allí se instaló el módulo de control en un ala de avión sin necesidad de realizar un solo vuelo de larga distancia hasta el objeto de investigación.

Primer uso en pruebas estructurales

El resultado del proyecto es un pequeño módulo fabricado con componentes disponibles en el mercado y de bajo coste que puede manejar simultáneamente cuatro métodos de monitorización: mediciones de deformación con tiras de medición y sensores de Bragg, monitorización óptica y análisis de tensión termoelástica. Los datos de los sensores se recogen en un miniordenador y pueden leerse a distancia.

En un principio, el módulo no podrá volar todavía en los aviones, pero probará lo que puede hacer durante las pruebas estructurales en los laboratorios de desarrollo de Airbus. A medida que la tecnología madure, podría desempeñar un papel clave en la mejora de la seguridad de los aviones y la reducción de los costes de mantenimiento. La próxima generación de aviones también podría construirse algo más ligera y, por consiguiente, más eficiente en cuanto a consumo de combustible que la actual, gracias a este control estructural.

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Jessica Ávila

Jessica Ávila

Me apasiona la música y todo lo relacionado con lo audiovisual desde muy joven, y crecí en esta carrera que me permite utilizar mis conocimientos sobre tecnología de consumo día a día. Puedes seguir mis artículos aquí en Elenbyte para obtener información sobre algunos de los últimos avances tecnológicos, así como los dispositivos más sofisticados y de primera categoría a medida que estén disponibles.

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