17/09/2013

La URV patenta un nuevo sensor óptico que se podrá incorporar a los aviones para alertar de la acumulación de hielo en las alas

La URV patenta un nuevo sensor óptico que se podrá incorporar en los aviones para alertar de la acumulación del hielo en las alas. Se trata de una de las primeras metas del proyecto JEDI-ACE, un programa de I + D entre Europa y Japón

El nuevo sensor óptico ya ha sido patentado por la URV -el proyecto lo desarrolla el grupo de investigación de Física y Cristalografía de Materiales (FiCMA) – y actualmente se está ultimando el primer prototipo que integra fibras y guías ópticas para poder ser incorporado a los aviones oa cualquier otra maquinaria donde se requiera una detección del hielo.

Los sensores se han concebido de manera que pueden tener un tamaño de 1 milímetro y se pueden activar desde el inicio de la formación de hielo. El dispositivo no perturba la aerodinámica del aparato y se puede situar tanto en las alas del avión como en otras partes donde la acumulación de hielo puede convertirse en un peligro para la seguridad aeronáutica.

El funcionamiento del sensor es el siguiente: una fibra óptica aporta luz infrarroja al sensor y la otra fibra óptica recibe la señal después de la interacción con el sistema aire-agua-hielo. Analizando la intensidad de esta señal el sensor discrimina si la luz ha interaccionado con aire, con agua o con el hielo. Y una vez se detecta que ha habido formación de hielo el sensor puede activar, de forma automática, un proceso de calentamiento del ala para producir el deshielo. De esta manera se puede activar el sistema de deshielo sin distraer a los pilotos.

Actualmente los fabricantes de aviones no disponen de sensores de hielo que sean precisos y fidedignos y que, por tanto, se puedan automatizar. Debe ser el piloto quien juzgue siempre, en última instancia, si hay peligro de hielo o no y, si lo prevé, debe activar manualmente los sistemas de deshielo. Esto implica más peligrosidad así como el consumo no óptimo de combustible debido a la acumulación de hielo que el piloto no percibe y, por tanto, se añade peso, además de deteriorar la aerodinámica del avión.

Ya hay una decena de empresas que han mostrado interés en este sensor, tanto desde el sector aeronáutico como de otros como la industria eólica, farmacéutica o alimentaria.

Este es uno de los avances que se ha presentado durante la reunión que los socios del proyecto JEDI-ACE (Japanese-European De-Icing Aircraft Collaborative Exploration) han hecho en la URV y el CESDA, que también colabora en este proyecto. Del 4 al 6 de junio han participado, por parte europea, el Instituto Fraunhofer de Alemania, la empresa francesa Dassault- Aviación y la URV. Por la parte japonesa han tomado parte el Instituto Kanagawa de Tecnología (KAIT), la Agencia Espacial Japonesa (JAXA) y la empresa Fuji Heavy Industries (FHI-Subaru).

El coordinador del proyecto en la Universidad es el doctor Francisco Díaz del grupo de investigación de Física y Cristalografía de Materiales (FiCMA). El resto de miembros del grupo que participan son la doctora Magdalena Aguiló, el doctor Airán Ródenas y el doctorando Javier Martínez. Para desarrollar el proyecto, la URV trabaja coordinadamente con el CESDA, el Centro de Estudios Superiores de Aviación, adscrito a la URV, concretamente con el doctor Miquel Traveria.

Se trata de un programa de I + D entre Europa y Japón que estudia cómo evitar, alertar y eliminar el hielo que se acumula en determinadas zonas de los aviones, sobre todo en las alas. El grupo de la URV lidera el desarrollo de los sensores que deben alertar de la generación de hielo sobre las estructuras del avión y activar sistemas de eliminación. El engelamiento es una de las causas importantes de accidentalidad de los aviones, afecta a la sustentación del aparato y puede provocar, además, que otros sensores, como los encargados de medir la velocidad de la aeronave, hagan evaluaciones erróneas.

Cuando los aviones atraviesan las nubes, a temperaturas desde 0 ºC hasta -40 ºC, se encuentran condiciones de engelamiento y se produce crecimiento de hielo encima de las alas. La presencia de hielo deforma el flujo del aire que pasa y, por tanto, disminuye la eficiencia aerodinámica del ala: aumenta la fricción y disminuye la sustentación, lo que en casos extremos puede hacer caer el avión. El hielo no sólo se acumula en las alas, sino también en otras zonas del aparato, como el grupo aerodinámico de cola o algunos sistemas como las antenas, los sensores de presión y velocidad u otros puntos críticos para el buen funcionamiento de la aeronave.

El proyecto europeo JEDI-ACE, que se empezó a ejecutar a finales de 2012, pretende evitar la generación y la acumulación de hielo y aumentar la seguridad del transporte aéreo. El trabajo consta de tres partes. En una de ellas, que es la que impulsa la URV, se diseñan sensores efectivos que avisen de la formación de hielo, lo detecten y alerten a tiempo de su acumulación. La búsqueda pasa ahora por hacer ensayos con soluciones fotónicas. Actualmente los aviones hay sensores mecánicos, que en determinadas circunstancias no dan respuestas correctas.

El proyecto consta de dos partes más. En una se trabaja la posibilidad de que no se pueda formar hielo, tratando de recubrir las zonas críticas del avión con materiales que se desarrollan, para que disminuya la capacidad de adherencia del hielo, haciendo que las estructuras del avión rechacen el adhesión del hielo sin modificar la geometría. Esta es la parte del proyecto que lleva a cabo el Instituto Fraunhofer, instituto de investigación alemán que coordina la parte europea del proyecto. Y la tercera parte del proyecto, que se hace en Japón, estudia cómo deshacer el hielo, mediante una manta calentador o ventilando como respuesta a la detección previa.

Este proyecto tiene una financiación de cuatro millones de euros, que pagan a partes iguales el séptimo programa marco de la Unión Europea y el gobierno japonés. La URV recibirá 600.000 euros durante los tres años de duración de la investigación, que culminará en 2015.


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