Un método de inspección de palas es la práctica de monitorear el estado de una pala, como la pala del rotor de un helicóptero , para detectar deterioro o daño. Un área común de enfoque en la industria de la aviación ha sido la detección de grietas, que se asocian comúnmente con la fatiga . Se ha desarrollado una tecnología de monitoreo automático del estado de las palas para helicópteros y ha tenido una adopción generalizada. La técnica es obligatoria rutinariamente por las autoridades de aeronavegabilidad para las inspecciones de motores. Otro sector comercial donde este monitoreo ha cobrado importancia es la generación de electricidad , particularmente en parques eólicos .
Las hélices que se utilizan para propulsar numerosas aeronaves requieren inspecciones periódicas para garantizar su integridad. El intervalo de dichas inspecciones suele estar especificado por el fabricante de la hélice. [1] Independientemente de que estén hechas de madera , metal o materiales compuestos , las inspecciones visuales suelen ser suficientes para observar cualquier evidencia de fallo, estado deficiente o daño sufrido. Sin embargo, algunos materiales compuestos requieren técnicas adicionales, como ecografías , para detectar problemas del subsuelo que pueden no tener ninguna indicación externa de su presencia. [1]
De manera similar, las palas de los ventiladores de los motores a reacción son susceptibles de agrietarse y, por lo tanto, requieren inspecciones de rutina que deben realizar los operadores. Dichas inspecciones se realizan normalmente durante los intervalos de mantenimiento, generalmente mediante una combinación de exploraciones visuales y de ultrasonidos realizadas en cada pala del ventilador por técnicos para detectar cualquier grieta. [2] Durante octubre de 2018, tanto la Administración Federal de Aviación (FAA) como la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA) emitieron directivas de aeronavegabilidad actualizadas que especificaban inspecciones más frecuentes de las palas del motor de turbofán CFM International CFM56-7B utilizado en muchos aviones de pasajeros . [3]
El fallo en vuelo de la pala del rotor principal de un helicóptero podría provocar un accidente grave que pusiera en peligro la vida. Por ello, los fabricantes han desarrollado técnicas de detección que protegen contra el fallo de las palas causado por el agrietamiento por fatiga. Un método común implica la presurización de la cavidad interior del larguero de la pala del rotor con gas nitrógeno . Cuando se forma una grieta, se pierde presión y un sensor integrado en la raíz de la pala del rotor detectaría este cambio de presión. [4] Las lecturas de este sensor se mostrarían al piloto a través de una pantalla de cabina. Este sistema está destinado a alertar a los operadores sobre el agrietamiento de las palas del rotor antes de que se produzca un fallo catastrófico, lo que permite instalar palas de repuesto antes de que se produzca un desenlace de ese tipo. El especialista estadounidense en helicópteros Sikorsky ha incorporado esta tecnología en varios de sus helicópteros, incluida la serie S-61 , [4] la serie S-65 y otros modelos. En algunos casos, la detección avanzada de defectos en las palas del rotor puede permitir que se realicen las reparaciones, lo que permite que la pala siga utilizándose. [5]
El uso de métodos de inspección de palas se ha vuelto algo común entre las turbinas eólicas generadoras de electricidad . La detección de defectos en las palas, a menudo atribuidos a la fabricación, aumenta la confiabilidad del sistema, así como la vida útil de las palas y permite un mantenimiento basado en la condición más eficiente ; las reparaciones pueden realizarse antes de que se produzcan niveles de daño más extensos, lo que minimiza el tiempo de inactividad de la turbina. [6] [7] A fines de la década de 2010, se determinó que las primeras prácticas para la inspección de palas generalmente no eran capaces de detectar daños en una etapa temprana. [8] En este punto, se había realizado una investigación considerable para refinar las técnicas óptimas para realizar pruebas no destructivas (NDI). Además, se cree que el requisito de sistemas integrales para la inspección de palas aumentará en línea con el costo por pala y la pérdida de ingresos asociada incurrida por el tiempo de inactividad. [6] [9]
Las palas de las turbinas eólicas son estructuras complejas que incorporan materiales compuestos . [9] Como tal, se informa que han planteado desafíos únicos para los desafíos de inspección, ya que poseen estructuras de tapa de larguero relativamente gruesas y líneas de unión porosas, material de núcleo variable, junto con una multitud de posibles defectos de fabricación y formas de daño en servicio. [6] Las técnicas han mejorado a medida que se comprende mejor cómo las palas experimentan envejecimiento estructural; las evaluaciones críticas de dichas técnicas han tenido como objetivo medir su sensibilidad, precisión, repetibilidad, velocidad, facilidad de interpretación de datos y facilidad de implementación. Los investigadores de Sandia National Labs determinaron que puede requerirse una combinación exhaustiva de varios métodos de inspección para una sensibilidad y confiabilidad de inspección óptimas tanto para daños cercanos a la superficie como profundos, subterráneos. [6] Se han realizado técnicas de inspección de palas utilizando campos como ultrasonidos , microondas , termografía , shearografía y óptica . [6] [9] [10] Algunas de estas técnicas se pueden aplicar a través de vehículos aéreos no tripulados (UAV) operados a distancia , lo que reduce o elimina la necesidad de inspecciones tripuladas tradicionales por escaladores capacitados. [11] [12]