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CESDA colabora en un proyecto de diseño de sensores para alertar de creación de hielo en las alas

El proyecto JEDI-ACE (Japanese-European De-Icing Aircraft Collaborative Exploration) es un programa de I+D entre Europa y Japón que estudia como evitar, alertar y eliminar el hielo que se acumula en determinadas zonas de los aviones, sobre todo en las alas.

El grupo de Física y Cristalografía de los Materiales (FiCMA) de la URV participa liderando el desarrollo de los sensores que tienen que alertar de la generación de hielo sobre las estructuras del avión y activar sistemas de eliminación. Ésta, una de las causas importantes de accidentalidad de los aviones, afecta el sostén del aparato y puede provocar, además, que otros sensores, como por ejemplo los encargados de medir la velocidad de la aeronave, hagan evaluaciones erróneas, tal como ocurrió en el vuelo de Air France 447 que se precipitó al océano Atlántico cuando volaba de Río de Janeiro en París el 2009. Para desarrollar el proyecto la URV trabaja con la colaboración de Centro de Estudios Superiores de la Aviación (CESDA).

Cuando los aviones atraviesan las nubes, a temperaturas desde 0 grados hasta -40 grados, se encuentran pequeñas gotas de agua que se adhieren a las alas. La presencia de hielo deforma el flujo del aire que pasa y, en consecuencia, disminuye la eficiencia 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 a 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 u otros puntos críticos para el buen funcionamiento de la aeronave.

Sensores con tecnología fotónica

El proyecto europeo JEDI-ACE, que se empezó a ejecutar a finales 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 éstas, 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. Ahora se diseñan sensores con tecnología fotónica, que se distribuirán por las zonas críticas del avión. El coordinador del proyecto en Tarragona, el doctor Francesc Díaz, considera que con los nuevos sensores “la detección y la respuesta será mucho más efectiva, porque se detectará en un estado muy inicial y no habrá tiempo para que el grueso se acumule”.

En estos momentos, en los laboratorios de la URV se hacen simulaciones experimentales y numéricas dirigidas por el doctor Airán Ródenas, con el objetivo de proveerse de la información necesaria para hacer un diseño eficiente del prototipo del dispositivo; de momento, pues, se estudia el comportamiento en el laboratorio. Una vez desarrollado el sensor, se harán las pruebas al túnel del viento para experimentar en condiciones prácticamente reales.

El dispositivo que se desarrolla ahora será milimétrico y se distribuirá por la zona de las alas del avión y a las partes donde la acumulación de hielo se puede convertir en un peligro para la seguridad aeronáutica. A cada sensor le llegará una fibra óptica por el interior que emitirá una señal. La luz pasará por el sensor cuando tenga hielo por encima, y la luz que emitirá será en función de si hay hielo o no. Esta señal será, una vez procesado, el que recibirá el piloto. Actualmente ya hay sensores, pero según los investigadores del proyecto los sistemas actuales mecánicos son “manifiestamente mejorables”, según que apunta el doctor Díaz.

Coordinación con CESDA

Para desarrollar el proyecto, la URV trabajará coordinadamente con CESDA, Centro de Estudios Superiores de Aviación, adscrito a la URV, y concretamente con el doctor Miquel Traveria, investigador de CESDA especialista en meteorología aeronáutica. Traveria considera que para esta escuela “es una gran oportunidad participar en un proyecto de I+D+I cómo este por la calidad de los integrantes y por la aplicación directa que puede tener en un futuro para mejorar la seguridad del transporte aéreo”. De aquí a pocos años, dice, se podrán ver estos sistemas instalados a las alas de los nuevos aviones.

Evitar la formación de hielo y eliminarlo

El proyecto consta de dos partes más. En una se trabaja la posibilidad que no se pueda formar hielo, tratando de recubrir las zonas críticas del avión con materiales que se están desarrollando, para que el hielo tenga más dificultad de adherirse y se disminuya la capacidad de adherencia 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 Fraunhofen, instituto de investigación alemán que coordina la parte europea del proyecto. Y la tercera parte del proyecto, que se hace en Japón, estudia como deshacer el hielo, mediante una manta calentadora o ventilando como respuesta a la detección previa.

Evitar accidentes

La investigación sobre la protección contra la formación de hielo se intensificó a raíz de un accidente que hubo en 1994 a Roselawn (Indiana, EE.UU.), que hizo replantear todos los sistemas y protocolos antihielo en aviación. Otro accidente determinante se produjo hace cuatro años, cuando un Airbus 330 que hacía el trayecto Río de Janeiro-París se estrelló en el océano Atlántico a causa de la acumulación de hielo. En aquel caso se demostró que el dispositivo para medir la velocidad no funcionó correctamente por la acumulación de hielo en el agujero de medida de presión del aire.

Participantes en el proyecto

En este proyecto, financiado por el séptimo programa marco europeo, 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). 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.