Simplificación del mantenimiento del sistema de aguas y residuos de aeronaves

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

Los complejos sistemas de tuberías y filtración que sustentan los baños y cocinas de 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, un monitoreo y diagnóstico de salud integrados. Una cierta comprensión de los problemas de gestión de residuos y agua a bordo, y sus implicaciones de mantenimiento, ayuda a aclarar esta tendencia.

"La intensidad del mantenimiento del suministro de agua potable es manejable, mientras que la del tratamiento de aguas residuales es más complicada", afirma Jan Boris Philipp, jefe de sistemas de investigación de Diehl Aviation. “La principal tarea del mantenimiento del agua potable es limpiar, descalcificar y, en algunos casos, desinfectar periódicamente depósitos, tuberías y válvulas. El esfuerzo necesario para este fin es razonable y, por lo general, puede planificarse fácilmente. En el caso de las aguas residuales, la situación es diferente”.

Philipp señala que las aguas residuales se clasifican como aguas “grises”, que se generan al lavarse las manos en los baños o en las cocinas, o como aguas “negras”, que contienen 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 eliminarse en el suelo", dice Philipp. "El entorno agresivo al que están expuestos los componentes y la tecnología de sensores puede provocar daños mucho más frecuentes y debe comprobarse con mucha más frecuencia para determinar si alguna pieza se ha visto afectada negativamente".

Aun así, las aerolíneas tienden a considerar los sistemas de aguas y residuos como la menor de sus preocupaciones, hasta que algo sale realmente mal, dice Teddy Gil, director administrativo de Sheffield Aerospace, una consultora de ingeniería aeronáutica en Texas.

“Esto se debe a que, normalmente, estos sistemas no se consideran críticos para la aeronavegabilidad. Eso está lejos de ser correcto”, afirma Gil. “Los retrasos en los vuelos se han atribuido a sistemas de desechos inoperativos y/o obstruidos, porque los pasajeros inherentemente tienden a usar el inodoro para deshacerse de artículos incorrectos o de gran tamaño, obstruyendo el inodoro e incluso las líneas de drenaje. En casos raros, las válvulas de los sistemas se ven afectadas negativamente por estos objetos, por lo que es necesario retirarlas 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 obstrucciones. Un ejemplo que cita Gil involucró el drenaje de una cocina del Airbus A330 que había sido diseñado con un ángulo de 90 grados. codo apretado, que atrapó escombros.

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

Cuando se le preguntó sobre 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 excesivos 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, además de un peso reducido en comparación con las cafeteras tradicionales”.

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 de agua potable, es principalmente una cuestión de cambio de filtro y esterilización. En lo que respecta a los residuos, el problema es la corrosión y el fallo de los componentes”, señala.

A modo de ejemplo, Zahnow dice que en los aviones Citation, el tanque de desechos está equipado con sensores ópticos que son propensos a cubrirse con desechos. Especialmente en el caso de 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 hondero, 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 desechos humanos, así como de la eliminación de productos de papel distintos del papel higiénico".

Zahnow dice que la corrosión es a menudo 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 el avión está en un evento de mantenimiento que nos lleva a ese lugar", dice.

Los fabricantes de equipos originales, 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 mayor durabilidad. "Con los diseños actuales, los tanques son más robustos y es raro tener que reemplazarlos", afirma. “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 metálicas”.

Entre las tendencias de mantenimiento preventivo que cita Zahnow se encuentra la instalación de sensores ópticos para ayudar a determinar el nivel de líquido del inodoro y evitar el llenado excesivo. "La adición de esos sensores ha logrado ese objetivo, pero ha generado algunos problemas con el proceso de servicio", afirma. “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 abrirá y permitirá que el líquido entre al tanque”.

Los fabricantes de equipos originales de sistemas de gestión de agua y residuos están impulsando diseños que ahorren peso en componentes tan críticos como las líneas de drenaje. "Los metales y plásticos más livianos están reemplazando en gran medida las líneas de drenaje de acero inoxidable y aluminio más pesadas que salen de la cocina", dice Jim Kimball, vicepresidente de operaciones técnicas de FEAM Aero. “Además, con los sistemas de inodoros de vacío actuales, las líneas de desechos se han vuelto más estrechas que con los antiguos inodoros con descarga por gravedad. Muchos están revestidos de teflón para hacerlos más resistentes a los desechos”.

Desde una perspectiva de mantenimiento, Kimball dice que las líneas de desechos son propensas a desarrollar depósitos de sarro, especialmente en lugares de difícil acceso. "Es imperativo realizar un mantenimiento regular de las líneas de residuos, incluidos lavados frecuentes", afirma. "Si una línea de desechos falla, el avión puede estar fuera de servicio durante días mientras los técnicos desarman el sistema para determinar dónde puede estar la obstrucción".

Kimball dice que no conoce ninguna nueva tecnología que pueda identificar la ubicación de una obstrucción. “Encontrarlo todavía es algo anticuado”, afirma. "Sin embargo, hay empresas que desarrollan productos de limpieza que pueden mantener las líneas de drenaje como nuevas".

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

"Con Touchfree, combinamos la tecnología infrarroja con los últimos avances en termoplásticos para hacer que los baños de los aviones sean más higiénicos, pero también más fiables y ligeros", afirma Ali Dadvar, vicepresidente de ventas y marketing de Adams Rite Aerospace.

La trampilla de desagüe y el interruptor de descarga están diseñados para activarse mediante un sensor óptico de infrarrojos. “Nuestros productos Touchfree tienen la capacidad de tener una placa de circuito impreso adicional para la comunicación con aviones. Sin embargo, la versión actual de los productos Touchfree no lo tiene, según los comentarios de las aerolíneas”, dice Dadvar.

El inodoro Agile Smart de Collins Aerospace ofrece monitoreo de estado integrado, memoria integrada para diagnósticos y una interfaz RS232 para mantenimiento y comunicación de fallas, señala Don Roulett, gerente de desarrollo comercial del proveedor. Dice que el protector contra salpicaduras patentado de Collins Aerospace elimina la aerosolización de aguas residuales en el lavabo y las fugas de desechos alrededor de la taza.

"Se puso especial atención durante el diseño del inodoro Agile y el resultado fue una confiabilidad cuatro veces mayor que la de 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 bloqueos de tuberías. El OEM también participa en el proyecto de investigación i+sCabin2.0 que incluye a Safran y Thales, así como 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 baños", dice Philipp. "El objetivo es una cabina inteligente que anticipe e informe de las necesidades de mantenimiento y reparación de componentes individuales".

También afirma que continúa la investigación sobre componentes más ligeros, utilizando un enfoque multifacético. La investigación de Diehl sobre el ahorro de peso 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 los 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 apunta a la reducción del agua. "Nuestra unidad de reutilización de aguas grises recoge las aguas grises del fregadero, 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 estaban equipados con dos o tres tanques para agua potable o aguas residuales. Diehl ofrece ahora una solución de un solo tanque en un avión de largo alcance, que ahorra 50 kg de peso”.

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