Las redes de sensores inteligentes pueden reducir los costos de mantenimiento y el tiempo de inactividad

Las aeronaves y las naves espaciales son vehículos complejos cuyo mantenimiento requiere inspecciones manuales costosas y que requieren mucho tiempo. Pero un conjunto de nuevas tecnologías, como las redes de sensores y actuadores, pueden habilitar el monitoreo de salud estructural (SHM), un método revolucionario para evaluar automáticamente la integridad de las estructuras aeroespaciales y otras estructuras complejas. A medida que estas tecnologías están ganando una atención significativa por parte de la industria, se ha lanzado un nuevo grupo aeroespacial internacional para promover la cooperación de toda la industria en el uso y desarrollo de SHM.

"Estamos hablando de construir un sistema nervioso para aviones", dice Fu-Kuo Chang, profesor de aeronáutica y astronáutica en la Universidad de Stanford y presidente del Comité Directivo de la Industria Aeroespacial de Monitoreo de Salud Estructural (SHM-AISC). "Las tecnologías SHM pueden brindar a los profesionales de mantenimiento la información sobre lo que está sucediendo en la estructura de un avión cuando sea necesario, al igual que la tenemos en nuestros propios cuerpos".

SHM tiene el potencial de reemplazar las inspecciones manuales, reduciendo así la mano de obra y el tiempo de inactividad del avión por mantenimiento.

"SHM ha sido identificado como uno de los impulsores clave para que Airbus habilite la filosofía de 'Estructura inteligente'", dice Holger Speckmann, el punto focal para la tecnología SHM en el fabricante de aviones europeo Airbus. "SHM conducirá a una reducción de los costos directos de mantenimiento, una mayor disponibilidad y enfoques de diseño innovadores, que tendrán un gran beneficio para nuestros clientes de acuerdo con el rendimiento de su flota"

John C. Coles, gerente de servicios y soporte del 787 de Boeing Commercial Airplanes, agrega:"Vemos a SHM como una de las tecnologías emergentes que pueden proporcionar mejoras significativas en la eficiencia operativa de las aerolíneas. grado de daño visible con equipo a bordo, eliminando el tiempo para ubicar y emplear equipo de inspección no destructivo, y acortando el tiempo requerido para planificar una reparación ".

El SHM-AISC
El SHM-AISC celebró su primera reunión en Stanford el 7 de noviembre de 2006, durante la cual los miembros acordaron un estatuto y confirmaron un consejo de administración. Chang fue elegido para servir como el primer presidente.

El consejo de administración internacional está compuesto por representantes de las principales industrias aeroespaciales de todo el mundo (Airbus, Boeing, EADS, Embraer, Honeywell, BAE Systems), agencias reguladoras de los Estados Unidos y Europa (FAA / EASA), las agencias gubernamentales (US Air Force , Ejército de los EE. UU. Y NASA) e instituciones de investigación y desarrollo (Sandia National Labs, Universidad de Stanford).

El objetivo del SHM-AISC es formular una visión colectiva del camino a seguir para la práctica del Monitoreo de la Salud Estructural (SHM) y su impacto en la gestión de la salud estructural. El grupo trazará un curso para implementar de manera eficiente y efectiva la tecnología en una amplia variedad de aplicaciones aeroespaciales comerciales y militares. Esto se logrará mediante el desarrollo de estándares, procedimientos, procesos y pautas para su implementación y certificación. La misión del SHM-AISC es proporcionar un enfoque para estandarizar los requisitos de integración y certificación para SHM de estructuras aeroespaciales, que incluirán la maduración, el mantenimiento, la compatibilidad, las actualizaciones y la expansión del sistema.

Durante las próximas semanas, el comité establecerá grupos de trabajo para centrarse en las tareas detalladas necesarias para cumplir esta visión. Se invitará a organizaciones gubernamentales y privadas más pertinentes a participar en los grupos de trabajo. El primer grupo de trabajo, Aviación comercial, se establecerá a principios de 2007 y espera producir proyectos de normas en los próximos dos años.

Acerca de la tecnología SHM
SHM es una nueva tecnología aeroespacial que la industria y el gobierno evalúan cada vez más como un método potencial para reducir los costos operativos y posiblemente mejorar la seguridad y confiabilidad de las estructuras de los vehículos aeroespaciales. El núcleo de la tecnología SHM es el desarrollo de sistemas autosuficientes que utilizan redes de sensores-actuadores distribuidas e integradas como parte de las estrategias generales de gestión del estado del vehículo. El enfoque SHM puede proporcionar monitoreo, inspección y detección continuos de daños en estructuras con una mínima participación humana.

El propósito de SHM no es solo detectar la presencia y extensión de defectos estructurales, sino también determinar los efectos del uso estructural y proporcionar una indicación temprana de daño físico. Las alertas tempranas proporcionadas por un sistema SHM pueden apoyar las estrategias de reparación antes de que el daño estructural emergente pueda afectar la seguridad del vuelo. La misma tecnología también podría utilizarse para mejorar el diseño de futuras estructuras de aeronaves.

La NASA comenzó a implementar SHM en el programa del Transbordador Espacial después de la pérdida del Transbordador Columbia en 2002, dice William Prosser, científico senior de la NASA.

"El daño por impacto en el sistema de protección térmica destacó la necesidad de sistemas SHM a bordo", dice Prosser. "En respuesta, se instaló un Sistema de Detección de Impacto de Borde de Ala en todos los Transbordadores y se monitorea en cada vuelo. Se están considerando sistemas similares para la Estación Espacial Internacional y los futuros vehículos espaciales".

La Fuerza Aérea también está considerando adoptar SHM en un vehículo de lanzamiento reutilizable conocido como Vehículo de Operaciones Espaciales. "Un sistema automatizado podría evaluar la salud de toda la estructura en cuestión de horas después de completar la misión y volver a certificar la estructura para el vuelo", dice Mark M. Derriso, líder del equipo de evaluación de la salud estructural de la Dirección de Vehículos Aéreos del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea. Este tiempo de respuesta optimizado, a su vez, reduciría los costos de lanzamiento del vehículo.

Durante el tercer Taller Europeo sobre Monitoreo de la Salud Estructural (celebrado en Granada, España, en julio de 2006), representantes del gobierno y de la industria expresaron la necesidad de crear políticas y procedimientos para toda la industria para la estandarización e implementación de tecnologías SHM. En respuesta a este consenso, los participantes del taller le pidieron a Chang que creara el SHM-AISC.

"SHM es un desarrollo oportuno porque los costos asociados con el aumento del mantenimiento y la vigilancia de la infraestructura obsoleta están aumentando a un ritmo inesperado", dice Dennis Roach, miembro distinguido del personal técnico del Centro de Validación NDI de Garantía de Aeronavegabilidad establecido para la FAA por Sandia National Labs en Albuquerque, NM "El mantenimiento y las reparaciones de aeronaves ahora representan aproximadamente una cuarta parte de los costos operativos de una flota comercial".