Federico Martín de la Escalera- Aernnova Engineering Division – Director de Desarrollo Tecnológico en
9 junio 2025
En el marco de la feria FEINDEF 2025, se presentó un demostrador desarrollado por Aernnova Engineering Division y el ITA (Instituto Tecnológico de Aragón), de un sistema SHM (Structural Health Monitoring) instalado en un panel curvo fabricado en material compuesto de fibra de carbono (CFRP), reforzado por la cara opuesta mediante rigidizadores. Este sistema se basa en una red de sensores piezoeléctricos (PWAS), distribuidos de manera optimizada sobre la superficie del panel (en la cara posterior), capaces de detectar impactos a través de las ondas elásticas (ondas de Lamb) que estos generan. En las siguientes fotos se muestra un aspecto de la instalación de los sensores y el conexionado de los canales en una aviónica aun por miniatorizar.
Cuando se produce un impacto sobre la estructura, se generan ondas acústicas que se propagan por el material. En placas o láminas delgadas de materiales isótropos como aluminio, estas ondas se conocen como ondas de Lamb y viajan de forma circular y uniforme. En materiales compuestos curvos como el CFRP, las ondas se comportan de forma más compleja, pero siguen siendo detectables. Los sensores piezoeléctricos transforman estas vibraciones mecánicas en señales eléctricas. Si la señal de alguno de los sensores supera un nivel predefinido, se activa el sistema y todos los sensores registran simultáneamente lo que ocurre. La ingeniería que va detrás sigue el siguiente esquema:
Para analizar las señales, primero se filtran con un algoritmo llamado Butterworth, que elimina el ruido y las frecuencias que no aportan información útil.
A continuación, las señales se ajustan para que todas tengan la misma escala, lo que permite identificar con precisión el instante en el que cada sensor ha recibido la onda (tiempo de llegada o ToA). Este instante se detecta aplicando un algoritmo llamado CUSUM, que analiza pequeños cambios en la señal hasta encontrar un punto de inflexión, es decir, el momento exacto en que empieza la onda.
La localización final del impacto se calcula mediante un método geométrico inspirado en un problema clásico de la antigüedad: el problema de Apolonio (Problema de apolonio – GeoGebra). Consiste en hallar una circunferencia que sea tangente a otras tres. En este caso, las tres circunferencias se construyen a partir de la posición de tres sensores y la diferencia de tiempos de llegada. El centro de esta circunferencia indica el punto del impacto y su radio la distancia al sensor más cercano. Para determinar la posición del impacto, no es necesario conocer con exactitud la velocidad de propagación de las ondas. Se parte de una velocidad estimada y, tras una primera localización, esta se afina comparando los tiempos medidos con las distancias entre sensores.
En la imagen siguiente se presenta un esquema de funcionamiento global del sistema:
Al obtener los puntos de impacto, se envían a un monitor en el que se presenta el panel con la posición del daño:
Esta funcionalidad puede utilizarse, por ejemplo, en paneles inferiores de aeronaves, como se ve en la imagen siguiente, con el fin de detectar impactos a baja y media velocidad, como, por ejemplo, de FOD.
Las mejoras que supone embarcar en una aeronave paneles instrumentados con capacidad de detección de daño son entre otras:
Paneles más delgados implican una reducción significativa del peso estructural de la aeronave, lo que se traduce en:
-Menor consumo de combustible, con el consecuente ahorro económico y reducción de emisiones contaminantes.
-Mayor eficiencia operativa, lo que es altamente valorado por los fabricantes de aeronaves (OEMs como Airbus, Boeing, Embraer…).
Al ofrecer estructuras más ligeras sin comprometer la seguridad, Aernnova puede presentar una propuesta de valor diferenciada frente a la competencia.
La incorporación de sistemas de detección de impactos (como sensores piezoeléctricos) permite:
-Monitorizacion estructural continua (SHM, Structural Health Monitoring).
-Detección temprana de daños por impactos no visibles (como los producidos por herramientas, granizo o aves), lo que reduce el riesgo de fallos catastróficos.
Este tipo de tecnologías mejora la seguridad operativa y permite optimizar los ciclos de mantenimiento.
Gracias a la detección de impactos en tiempo real, los operadores pueden:
-Evitar inspecciones manuales frecuentes (que requieren parada de aeronaves).
-Planificar mantenimientos correctivos sólo cuando sea necesario, en lugar de seguir calendarios fijos.
Esto implica una reducción del costes para las aerolíneas, lo cual hace que los fabricantes valoren más a proveedores como Aernnova.
La combinación de ligereza estructural y monitorización avanzada representa una tecnología de alto valor añadido, alineada con las demandas de:
-Aviación comercial del futuro (por sostenibilidad y eficiencia).
-Programas militares (por robustez y monitorización estructural).
Al dominar esta capacidad, Aernnova puede posicionarse como un proveedor estratégico, aumentando sus posibilidades de participar en programas de alcance tecnologicos.
Las autoridades aeronáuticas y los fabricantes están impulsando el uso de tecnologías SHM para mejorar la trazabilidad, seguridad y sostenibilidad.
Aernnova, al integrar este tipo de sistemas en estructuras delgadas, demuestra su capacidad de innovación, lo que la hace más atractiva para nuevos contratos y alianzas tecnológicas.
La capacidad de Aernnova para fabricar paneles delgados con sistemas de detección de impactos le permite ofrecer productos más ligeros, seguros, inteligentes y competitivos, lo que se traduce en una mejor posición en el mercado frente a otros proveedores que no han alcanzado ese nivel de integración tecnológica. Esto refuerza su papel en la cadena de valor aeroespacial global.
