Universitat Rovira i Virgili

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

Jueves, 5 de junio de 2014

Se trata de uno de los primeros hitos del proyecto JEDI-ACE (Japanese-European De-Icing Aircraft Collaborative Exploration), un programa de I+D entre Europa y el Japón que estudia cómo evitar, alertar y eliminar el hielo que se acumula en determinada

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 hielo. Y una vez se detecta que ha habido formación de hielo, el sensor puede activar, de manera automática, un proceso de calentamiento de las alas para producir el deshielo. De este modo se puede activar de deshielo sin distraer los pilotos.

Actualmente los fabricantes de aviones no disponen de sensores de hielo que sean precisos y fidedignos y que, por lo tanto, que se puedan automatizar. Tiene que ser el piloto quién juzgue siempre, en última instancia, si hay peligro de hielo o no y, si lo prevé, tiene que 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 otros como la industria eólica, farmacéutica o alimentaria.

Reunión de socios del proyecto JEDI-ACE

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 Universitat Rovira i Virgili y el CESDA, que también colabora en este proyecto. Desde miércoles y hasta hoy participan, por la parte europea, el Instituto Fraunhofer de Alemania, la empresa francesa Dassault- Aviación y la URV. Por la parte japonesa toman 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 Francesc Díaz del grupo de investigación de Física y Cristalografía de los 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.

Evitar la formación de hielo y eliminarlo

Se trata de un programa de I+D entre Europa y el Japón que estudia la manera de 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 tienen que alertar de la generación de hielo sobre las estructuras del avión y activar sistemas de eliminación. El helamiento es una de las causas importantes de accidentalidad de los aviones, afecta el sostén 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 helamiento y se produce crecimiento de hielo encima de las alas. La presencia de hielo deforma el flujo del aire que pasa y, por lo tanto, disminuye la eficiencia aerodinámica del ala: aumenta la fricción y disminuye el sostén, un hecho 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 final del 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 estas, 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 investigación pasa ahora para hacer ensayos con soluciones fotónicas. Actualmente en 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 forme hielo, tratando de recubrir las zonas críticas del avión con materiales que se desarrollan, para que de esta manera disminuya la capacidad de adherencia del hielo, haciendo que las estructuras del avión rechacen la 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 el Japón, estudia cómo deshacer el hielo, mediante una manta calentadora 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 el 2015.

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El grupo de investigadores en el simulador del CESDA analizando cómo se vuela en situaciones de helamiento.

Imagen de grupo de los investigadores que participan en el proyecto.