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Mar 25, 2023

Simplificación del mantenimiento de los sistemas de agua y desechos de las aeronaves

Diehl Aviation dice que la reducción de agua a bordo, como la reutilización de aguas grises, puede ahorrar

Diehl Aviation dice que la reducción de agua a bordo, como la reutilización de aguas grises, puede ahorrar hasta 210 kg en un vuelo de larga distancia de Boeing 787.

Los complejos sistemas de tuberías y filtración que sustentan los baños y las cocinas aerotransportados en los aviones comerciales y de negocios continúan evolucionando, a medida que los OEM se esfuerzan por lograr un peso más ligero, una mayor confiabilidad y, más recientemente, diagnósticos y monitoreo de salud integrados. Cierta comprensión de los problemas de gestión de agua y desechos a bordo, y sus implicaciones de mantenimiento, ayuda a aclarar esta tendencia.

"La intensidad de mantenimiento del suministro de agua potable es manejable, mientras que el manejo del sistema de aguas residuales es más complicado", dice Jan Boris Philipp, jefe de sistemas de investigación de Diehl Aviation. “La tarea principal del mantenimiento del agua potable es limpiar, descalcificar y, en algunos casos, desinfectar periódicamente los tanques, las tuberías y las válvulas. El esfuerzo requerido para este propósito es razonable y, por lo general, se puede planificar fácilmente. Para las aguas residuales, la situación es diferente. "

Philipp señala que las aguas residuales se clasifican como agua "gris", que se genera al lavarse las manos en lavabos o cocinas, o agua "negra", que contiene excrementos del inodoro o restos de comida de las cocinas.

"Los sistemas que manejan aguas negras requieren un mantenimiento superior al promedio porque se trata de mezclas agresivas que deben recolectarse en tanques, separarse y desecharse en el suelo", dice Philipp. "El ambiente agresivo al que están expuestos los componentes y la tecnología de sensores puede causar daños mucho más frecuentes y debe revisarse con mucha más frecuencia para determinar si alguna pieza se ha visto afectada negativamente".

Aun así, las aerolíneas tienden a ver los sistemas de agua y desechos como una de sus preocupaciones menores, hasta que algo sale realmente mal, dice Teddy Gil, director administrativo de Sheffield Aerospace, una consultoría de ingeniería de aviación en Texas.

"Esto se debe a que, por lo general, estos sistemas no se consideran críticos para la aeronavegabilidad. Eso está lejos de ser correcto", dice Gil. "Los retrasos en los vuelos se han atribuido a sistemas de desechos que no funcionan y/u obstruyen, porque los pasajeros inherentemente tienden a usar el inodoro para desechar artículos incorrectos o de gran tamaño, obstruyendo el inodoro e incluso las líneas de drenaje. En casos raros, las válvulas de los sistemas son negativamente afectados por estos objetos, siendo necesario retirarlos para su limpieza y reparación”.

Las obstrucciones también pueden deberse a un diseño deficiente, específicamente en los casos en que las líneas de drenaje diseñadas por el OEM no cumplen con los estándares mínimos de resistencia a las obstrucciones. Un ejemplo que cita Gil involucró un desagüe de cocina Airbus A330 que había sido diseñado con un ángulo de 90 grados. codo apretado, que atrapó escombros.

"Al inclinar ligeramente la tubería hacia un lado, pudimos obtener suficiente espacio libre para instalar un barrido más grande", dice Gil. "Este cambio de diseño requirió un poco más de material. Sin embargo, con un costo adicional mínimo, pudimos eliminar el problema por completo".

Cuando se le preguntó acerca de las mejoras en el manejo del agua potable, Gil señala un punto débil: las cafeteras. "Estos han tenido una buena cantidad de problemas, que van desde derrames hasta mala calidad del agua", dice. "La nueva generación de cafeteras se ha mejorado con la incorporación de una mejor filtración, autodiagnóstico y corte de agua para evitar derrames, junto con un peso reducido en comparación con las cafeteras heredadas".

Chuck Zahnow, representante técnico de fuselajes de Citation y Hawker en la ubicación de Duncan Aviation en Battle Creek, Michigan, está de acuerdo en que los sistemas de gestión de residuos son más problemáticos en términos de mantenimiento y medidas de mitigación. "Para el manejo del agua potable, se trata principalmente de cambios de filtro y esterilización. En el lado de los desechos, el problema es la corrosión y la falla de los componentes", señala.

Para ilustrar, Zahnow dice que en los jets Citation, el tanque de desechos está equipado con sensores ópticos que son propensos a cubrirse con desechos. Especialmente para inodoros con servicio externo, esto puede hacer que los sensores indiquen incorrectamente el nivel de agua dentro del tanque.

"Los sensores [del tanque] se limpian con un deflector, un dispositivo que rocía el tanque con agua limpia", dice. "Se requiere un servicio regular para mantener un sistema limpio para eliminar los desechos, que provienen de la acumulación de película de los desechos humanos, así como la eliminación de productos de papel que no sean papel higiénico".

Zahnow dice que la corrosión a menudo es el resultado del producto químico agregado a las aguas residuales para el saneamiento y el control de olores. "En la línea Citation, vemos esto debajo del tanque de agua, generalmente cuando la aeronave está en un evento de mantenimiento que nos lleva a ese lugar", dice.

Los OEM, señala Zahnow, han estado abordando el problema de la corrosión debajo de los tanques de agua mediante el uso de materiales compuestos mejorados que brindan una mayor durabilidad. "Con los diseños actuales, los tanques son más robustos y es raro tener que reemplazarlos", dice. "Al mismo tiempo, las bandejas debajo de los tanques, que ayudan a contener fugas de fluidos o pequeños derrames, [incorporan] más plástico. Y seguimos viendo muchas menos piezas de metal".

Entre las tendencias de mantenimiento preventivo que cita Zahnow está la instalación de sensores ópticos para ayudar a determinar el nivel de líquido del inodoro para evitar el sobrellenado. "Agregar esos sensores ha logrado ese objetivo, pero ha generado algunos problemas con el proceso de servicio", dice. "La mayoría de las fallas ocurren cuando el sensor está sucio y 'piensa' que el tanque está demasiado lleno, incluso si el tanque está completamente vacío. En este caso, la válvula de llenado no se abre y permite que el líquido ingrese al tanque".

Los OEM de sistemas de gestión de agua y desechos están impulsando diseños que ahorran peso en componentes tan críticos como las líneas de drenaje. "Los metales y plásticos más livianos están reemplazando en gran medida las tuberías de drenaje de aluminio y acero inoxidable más pesadas que van desde la cocina", dice Jim Kimball, vicepresidente de operaciones técnicas de FEAM Aero. "Además, con los sistemas de inodoros de vacío de hoy, las líneas de desechos se han vuelto más estrechas que con los antiguos inodoros de descarga por gravedad. Muchos están revestidos con teflón para que sean más resistentes a los desechos".

Desde una perspectiva de mantenimiento, Kimball dice que las líneas de desechos son propensas a desarrollar depósitos de incrustaciones, especialmente en lugares de difícil acceso. "El mantenimiento regular de la línea de desechos, incluidos los lavados frecuentes, es imperativo", dice. "Si se cae una línea de residuos, el avión puede estar fuera de servicio durante días mientras los técnicos desmontan el sistema para determinar dónde puede estar la obstrucción".

Kimball dice que no está al tanto de la nueva tecnología que puede identificar la ubicación de una obstrucción. "Encontrarlo todavía está en el lado anticuado", dice. "Sin embargo, hay compañías que desarrollan productos de limpieza que pueden mantener las líneas de drenaje como nuevas".

Aún así, la nueva tecnología está marcando la diferencia. Para los pasajeros de las aerolíneas, usar el baño se está convirtiendo en un proceso de manos libres. Por ejemplo, Adams Rite Aerospace, un especialista en sistemas de agua fría para aviones comerciales, presenta Touchfree, su último conjunto de productos que incluye grifos controlados por sensores, dispensadores de jabón, interruptores de descarga, aletas de desagüe y asientos de inodoro.

"Con Touchfree, estamos combinando la tecnología infrarroja con los últimos desarrollos en termoplásticos para hacer que el baño de la aeronave sea más higiénico, pero también más confiable y liviano", dice Ali Dadvar, vicepresidente de ventas y marketing de Adams Rite Aerospace.

La tapa de desechos y el interruptor de descarga están diseñados para activarse a través de un sensor óptico infrarrojo. "Nuestros productos Touchfree tienen la capacidad de tener una placa de circuito impreso adicional para la comunicación de aeronaves. Sin embargo, la versión actual de los productos Touchfree no tiene esto, según los comentarios de las aerolíneas", dice Dadvar.

El inodoro Agile Smart de Collins Aerospace ofrece monitoreo de salud incorporado, memoria integrada para diagnóstico y una interfaz RS232 para mantenimiento y comunicación de fallas, señala Don Roulett, gerente de desarrollo comercial del proveedor. Él dice que el protector contra salpicaduras patentado de Collins Aerospace elimina la aerosolización de aguas residuales en el inodoro y la fuga de desechos alrededor de la taza.

"Se aplicó un enfoque especial durante el diseño del inodoro Agile y resultó en una confiabilidad cuatro veces mayor que los inodoros de la generación anterior", dice. “Actualmente está instalado en los Boeing 737, 747, 757, 767 y 777, así como en el Airbus A320”.

Diehl Aviation está trabajando en proyectos de investigación de mantenimiento predictivo, como un sistema patentado para predecir obstrucciones de tuberías. El OEM también participa en el proyecto de investigación i+sCabin2.0 que incluye a Safran y Thales, así como a instituciones como la Universidad Tecnológica de Hamburgo en Alemania. "El proyecto tiene como objetivo recopilar datos de toda la cabina: cocinas, compartimentos superiores, asientos y conjuntos de inodoros", dice Philipp. "El objetivo es una cabina inteligente que anticipe e informe la necesidad de trabajos de mantenimiento y reparación en componentes individuales".

También dice que continúa la investigación sobre componentes más livianos, utilizando un enfoque multifacético. La investigación de reducción de peso de Diehl se basa en tres pilares. El primero se centra en nuevos materiales como el plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) o el titanio. Los ejemplos incluyen tanques de titanio desarrollados por Diehl y su inodoro ultraligero InnoLite, lanzado en 2020. Fabricado con CFRP, es un 20 % más liviano que los modelos anteriores.

El segundo pilar se centra en la reducción del agua. "Nuestra unidad de reutilización de aguas grises recoge las aguas grises del lavabo, las trata y las utiliza para descargar el conjunto del inodoro", señala Philipp. "En un Boeing 787, por ejemplo, esto puede ahorrar hasta 210 kg [463 lb] de peso".

La simplicidad del sistema es el objetivo del tercer pilar. "El ejemplo más reciente es nuestro tanque único para aviones de largo alcance", dice Phillip. "Hasta ahora, los aviones de largo alcance han estado equipados con dos o tres tanques para agua potable o aguas residuales. Diehl ahora ofrece una solución de un solo tanque en un avión de largo alcance, que tiene un ahorro de peso de 50 kg".

Philipp dice que Diehl también ha desarrollado sistemas de tratamiento que aplican tecnología UV para desinfectar el agua durante la recarga. Uno se aplica al sistema de circulación. “En las tuberías, la luz ultravioleta desinfecta continuamente el agua para que no se formen ni propaguen gérmenes durante el vuelo”, dice.