Control del aislamiento de los sistemas eléctricos de las aeronaves
Los grandes aviones de pasajeros actuales dependen de sistemas de distribución de baja tensión para alimentar todo, desde la aviónica y el accionamiento hasta la iluminación y el entretenimiento a bordo. Sin embargo, como las aeronaves son cada vez más eléctricas, también aumenta la necesidad de tensiones más altas. «Con el aumento previsto de la demanda de energía eléctrica de alta tensión en los grandes aviones de pasajeros y otros conceptos de aeronaves más eléctricas, serán necesarios nuevos sistemas de distribución eléctrica que permitan disponer de sistemas de propulsión eléctrica seguros, ligeros y muy eficientes", explica Antonio Griffo, profesor de Electrónica de Potencia y Accionamientos Eléctricos en la Universidad de Sheffield(se abrirá en una nueva ventana). Sin embargo, una tensión más alta implica mayores tensiones en el aislamiento eléctrico de cables, máquinas eléctricas y componentes. También significa que la supervisión del estado de salud del aislamiento y la detección de fallos pasan a ser cruciales en sistemas críticos para la seguridad, como los sistemas de alimentación de las aeronaves. Aquí entra en juego el proyecto financiado con fondos europeos IMITAES(se abrirá en una nueva ventana). El equipo del proyecto, que recibió apoyo de la Empresa Común Clean Sky 2(se abrirá en una nueva ventana), ha diseñado, demostrado y suministrado sistemas innovadores de control del aislamiento basados específicamente en los requisitos del sector aeroespacial.
Aislamiento toma de tierra
Mientras que los sistemas de distribución de energía de la mayoría de las aeronaves convencionales utilizan el fuselaje metálico de la aeronave como sistema de toma a tierra, las aeronaves eléctricas del futuro necesitarán algo un poco más robusto. Una alternativa es el aislamiento toma de tierra Las configuraciones del aislamiento toma de tierra se caracterizan por no tener una conexión conductora intencionada a la toma de tierra. Un sistema de toma a tierra es un conjunto de conductores y electrodos que proporcionan una vía de baja resistencia para que la corriente eléctrica fluya a tierra en caso de avería o mal funcionamiento. Al hacerlo, contribuye a garantizar la seguridad de los pasajeros y la tripulación, así como el funcionamiento ininterrumpido de los equipos de a bordo de la aeronave. «Los sistemas eléctricos de alta potencia en aplicaciones de alta fiabilidad suelen utilizar el aislamiento toma de tierra, que ofrece ventajas como la gestión de la corriente de fallo y el funcionamiento continuado tras el fallo», afirma Griffo, coordinador del proyecto IMITAES. Sin embargo, el aislamiento toma de tierra también plantea nuevos retos, como la capacidad de supervisar y determinar correctamente cuándo se ha producido un fallo de aislamiento.
Supervisión de los sistemas eléctricos de aislamiento toma de tierra
A pesar de la importancia crítica de las tecnologías de control del aislamiento para garantizar la seguridad de las aeronaves, en general no se han probado, optimizado ni comercializado para aplicaciones aeroespaciales. Eso ha sido hasta ahora que, gracias al trabajo realizado por el proyecto IMITAES, esa tecnología podría estar pronto lista para su comercialización. «Trabajamos con Rolls Royce(se abrirá en una nueva ventana), una empresa dedicada al desarrollo y suministro de tecnologías complejas de potencia y propulsión para aplicaciones aeronáuticas críticas para la seguridad, para entender los requisitos específicos del sector aeroespacial», indica Griffo. A partir de estas especificaciones, y en colaboración con Bender(se abrirá en una nueva ventana), uno de los principales proveedores de tecnologías para la seguridad eléctrica, el equipo del proyecto desarrolló una serie de modelos y prototipos para controlar los sistemas eléctricos basados en el aislamiento toma de tierra. Cada tecnología se ha verificado y validado mediante un amplio conjunto de experimentos realizados en condiciones representativas del sistema de alimentación de una aeronave.
Electrificar hoy las aeronaves del mañana
El equipo de IMITAES trabaja en la actualidad para mejorar el nivel de preparación tecnológica de sus tecnologías de vigilancia y prepararlas para pruebas en vuelos reales. También colaboran con los comités de normalización para garantizar que sus dispositivos de control del aislamiento se conviertan en un elemento habitual en las futuras aeronaves. «Todo este trabajo contribuirá a la adopción de sistemas informáticos de toma a tierra y, en última instancia, s una mayor electrificación de las aeronaves del mañana», concluye Griffo.