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 daños. Un área común de atención en la industria de la aviación ha sido la detección de grietas, que comúnmente se asocian con la fatiga . Se ha desarrollado tecnología automatizada de monitoreo del estado de las palas para helicópteros y ha tenido una adopción generalizada. Las autoridades de aeronavegabilidad exigen habitualmente esta técnica para las inspecciones de motores. Otro sector comercial donde este monitoreo ha adquirido importancia es el de la generación de electricidad , particularmente en parques eólicos .
Las hélices utilizadas para propulsar numerosos aviones requieren inspecciones periódicas para garantizar su integridad. El intervalo para dichas inspecciones normalmente lo especifica el fabricante de la hélice. [1] Independientemente de que estén hechos de madera , metal o materiales compuestos , las inspecciones visuales generalmente han sido suficientes para observar cualquier evidencia de falla, condición deficiente o daño sufrido. Sin embargo, algunos materiales compuestos requieren técnicas adicionales, como ecografías , que se deben realizar para detectar problemas del subsuelo que pueden carecer de indicaciones externas de su presencia. [1]
De manera similar, las aspas de los ventiladores de los motores a reacción son susceptibles a agrietarse y, por lo tanto, requieren que los operadores realicen inspecciones de rutina. Estas inspecciones generalmente se realizan durante los intervalos de mantenimiento, generalmente utilizando una combinación de exploraciones visuales y de ultrasonido realizadas por técnicos en cada aspa del ventilador 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 turbofan CFM International CFM56-7B utilizado en muchos aviones de pasajeros . [3]
El fallo en vuelo de la pala del rotor principal de un helicóptero probablemente provocaría un accidente grave que pondría en peligro la vida. Por lo tanto, los fabricantes han desarrollado técnicas de detección que protegen contra fallas de las palas causadas por grietas por fatiga. Un método común implica la presurización de la cavidad interior de la pala del rotor con gas nitrógeno . Tras la formación de 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 palas de rotor agrietadas antes de una falla catastrófica, lo que permite instalar palas de reemplazo antes de tal resultado. 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 fallas en las palas del rotor puede permitir realizar reparaciones, lo que permitirá que la pala continúe utilizándose. [5]
El uso de métodos de inspección de palas se ha vuelto 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 más eficiente basado en el estado ; 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 finales de la década de 2010, se había determinado que las primeras prácticas de inspección de palas eran incapaces de detectar daños en una etapa temprana. [8] Hasta este punto, se habían realizado considerables investigaciones para perfeccionar las técnicas óptimas de realización de pruebas no destructivas (NDI). Además, se cree que la necesidad de sistemas integrales para la inspección de palas crecerá en consonancia con el coste por pala y la pérdida de ingresos asociada incurrida por el tiempo de inactividad. [6] [9]
Las palas de un aerogenerador son estructuras complejas que incorporan materiales compuestos . [9] Como tales, supuestamente han planteado desafíos únicos para los desafíos de inspección, al poseer estructuras de tapa de larguero relativamente gruesas y líneas de unión porosas, materiales de núcleo variables, junto con una multitud de posibles defectos de fabricación y formas de daños en servicio. [6] Las técnicas han mejorado a medida que se comprende mejor cómo las palas sufren envejecimiento estructural; Las evaluaciones críticas de tales 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 ser necesaria una combinación exhaustiva de varios métodos de inspección para lograr una sensibilidad y confiabilidad de inspección óptimas para daños tanto cerca de la superficie como profundos del subsuelo. [6] Las técnicas de inspección de palas se han realizado utilizando campos como ultrasonido , microondas , termografía , shearografía y óptica . [6] [9] [10] Algunas de estas técnicas se pueden aplicar a través de vehículos aéreos no tripulados (UAV) operados remotamente , lo que reduce o elimina la necesidad de inspecciones tripuladas tradicionales por parte de escaladores capacitados. [11] [12]