Nuevo sistema de control «in situ» reduce el riesgo de avería del motor
Los investigadores que participaron en el proyecto i-Bearing han desarrollado con éxito indicadores para los cojinetes del arrancador del motor que ayudan a predecir el momento en que estas piezas, pequeñas pero fundamentales, de los motores de aeronaves perderán su eficacia. Las piezas pequeñas marcan una gran diferencia El sector aeronáutico se ha comprometido a revolucionar los sistemas energéticos en las aeronaves. Todas las nuevas funciones de a bordo que se ofrecen en las aeronaves más eléctricas tienen que intercambiar y distribuir más energía eléctrica, así como convertir la energía mecánica en electricidad de manera más eficaz. «Normalmente, la demanda de energía eléctrica adicional en motores de aeronaves supondría el uso de sistemas más grandes y pesados. Sin embargo, queremos enfocarlo de otra forma: conseguir que los generadores roten más rápido», señala Abel Mendes, director tecnológico de Active Space Technologies, en Portugal. No obstante, este concepto plantea algunos problemas: una mayor velocidad de rotación implica un desgaste y un deterioro más rápidos del sistema. El control en tiempo real a través de una solución como iBearing es, por lo tanto, inestimable. iBearing supone un cambio importante del paradigma en este campo. Su objetivo es mejorar la eficacia energética, pero no a costa del medio ambiente. Con este fin, el proyecto se centró en mejorar el rendimiento de los cojinetes del arrancador del motor. Estos componentes son fundamentales para el funcionamiento de los motores. Según especialistas en ingeniería aeroespacial, es difícil predecir cuándo es probable que fallen debido a su pequeño tamaño y su inaccesibilidad una vez colocados en el motor. Mantenimiento preventivo sobre la marcha Tradicionalmente, los motores de las aeronaves se supervisaban en estaciones situadas en tierra. «El análisis de los datos que los sensores situados en el motor recopilan durante el vuelo permite a los operarios conocer mejor el rendimiento y predecir el desgaste mecánico y las averías de las piezas del motor», explica Mendes. Los sensores que pueden medir la temperatura, la presión y la vibración, además de la aceleración y el ruido del núcleo del motor de la aeronave, permiten conocer mejor la vida útil de los cojinetes. «Las mediciones de las emisiones acústicas son un complemento de los sensores de vibración, ya que pueden ofrecer información sobre el deterioro del cojinete en una fase temprana, cuando empiezan a aparecer microgrietas», señala Mendes. En las fases iniciales del proyecto, los investigadores se centraron en evaluar las tecnologías que permitían el vuelo por señales eléctricas y los sensores inteligentes. El diseño y el montaje posteriores de un manguito que integraba tanto cojinetes como sensores, y que se probó en una instalación de pruebas dedicada, permitió a los investigadores obtener un valioso análisis de los datos y algoritmos de diagnóstico. «El uso de nuevas técnicas de fusión de datos nos permitió, en última instancia, combinar veinte indicadores de estado en un único algoritmo que puede realizar diagnósticos de averías (clasificar averías y valorar su gravedad en términos de magnitud) comparando los datos nuevos con los marcadores establecidos de estados de averías», añade Mendes. Continúa explicando que es difícil replicar las condiciones experimentales en laboratorios e instalaciones de pruebas, ya que la temperatura y las vibraciones son elevadas, la velocidad de rotación es alta y la niebla de aceite afecta al uso de varios tipos de sensores. Aun así, el equipo consiguió hacer frente a este desafío. Temperatura y velocidad altas del cojinete Para diseñar un sistema de mantenimiento preventivo capaz de calcular la vida útil segura del cojinete y predecir averías con, al menos, cien horas de antelación era fundamental que fuese de tamaño pequeño, funcionase de manera independiente y tuviese tolerancia a entornos duros. Teniendo en cuenta estas características, el equipo logró desarrollar un prototipo para el control «in situ» de los cojinetes capaz de soportar todo el espectro de valores de la velocidad de rotación a lo largo de las diferentes fases del vuelo (normalmente, de 10 000 a 30 000 revoluciones por minuto). El rendimiento del prototipo se probó a temperaturas comprendidas entre 150 y 200 ºC, con resultados prometedores. A fin de aumentar la capacidad del producto de cumplir las normas, será necesario reducir aún más el tamaño de la solución iBearing y mejorar la gestión térmica. El producto final será un equipo miniaturizado fácil de instalar en cualquier cojinete y que requiere tan solo una adaptación mínima a la forma de los cojinetes nuevos. Este sistema autónomo de mantenimiento preventivo no requerirá la asistencia de ningún operario.
Palabras clave
iBearing, sensor, duración útil, in situ, mantenimiento preventivo, cojinete del arrancador del motor, indicador de estado
