Paneles con sistemas de detección de impactos para hacer nuestros productos más seguros, inteligentes y competitivos

En el marco de la feria FEINDEF 2025, la División de Ingeniería de Aernnova y el ITA (Instituto Tecnológico de Aragón) presentaron un demostrador que exhibe un sistema de monitorización de salud estructural (SHM, por sus siglas en inglés) instalado en un panel curvo de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), reforzado en la cara opuesta con rigidizadores. Este sistema se basa en una red de sensores piezoeléctricos (PWAS) distribuidos de forma óptima sobre la superficie del panel (en la cara posterior), capaces de detectar impactos mediante las ondas elásticas (ondas de Lamb) que estos generan.
Las siguientes imágenes muestran aspectos de la instalación de los sensores y la conexión de los canales a una aviónica que aún debe ser miniaturizada.

Cuando se produce un impacto en la estructura, se generan ondas acústicas que se propagan a través del material. En placas o láminas delgadas de materiales isótropos como el aluminio, estas ondas se conocen como ondas de Lamb y se desplazan de forma circular y uniforme. En materiales compuestos curvos como el CFRP, el comportamiento de la onda es más complejo, aunque sigue siendo detectable. Los sensores piezoeléctricos convierten estas vibraciones mecánicas en señales eléctricas. Si la señal de cualquiera de los sensores supera un umbral predefinido, el sistema se activa y todos los sensores registran el evento simultáneamente. El proceso de ingeniería subyacente sigue este esquema:

Para analizar las señales, primero se filtran mediante un algoritmo de Butterworth, que elimina el ruido y las frecuencias que no aportan información útil.

A continuación, las señales se normalizan a una misma escala, lo que permite identificar con precisión el momento en que cada sensor recibe la onda (tiempo de llegada o ToA). Este momento se detecta mediante un algoritmo llamado CUSUM, que analiza pequeños cambios en la señal para encontrar un punto de inflexión, es decir, el instante exacto en el que comienza la onda.

La ubicación final del impacto se calcula mediante un método geométrico inspirado en un problema clásico de la antigüedad: el problema de Apolonio. Este consiste en encontrar un círculo tangente a otros tres. En este caso, los tres círculos se construyen a partir de las posiciones de tres sensores y las diferencias en sus tiempos de llegada. El centro del círculo resultante indica el punto de impacto, y su radio muestra la distancia al sensor más cercano. Para determinar la ubicación del impacto, no es necesario conocer la velocidad exacta de propagación de la onda. Se utiliza una velocidad estimada inicialmente y, tras la primera localización, se refina comparando los tiempos medidos con las distancias entre los sensores.

La siguiente imagen presenta un diagrama del funcionamiento general del sistema:

Una vez obtenidos los puntos de impacto, estos se envían a un monitor que muestra el panel y la ubicación del daño:

Esta funcionalidad puede utilizarse, por ejemplo, en los paneles inferiores de las aeronaves, como se muestra en la siguiente imagen, con el fin de detectar impactos de baja y media velocidad, como los causados por FOD (objetos extraños en pista).

Las ventajas de integrar paneles instrumentados con capacidad de detección de daños en las aeronaves incluyen:

-Paneles más delgados que permiten una reducción significativa del peso estructural, lo que conlleva:

Un menor consumo de combustible, lo que se traduce en ahorro de costes y reducción de emisiones contaminantes.

Una mayor eficiencia operativa, muy valorada por los fabricantes de aeronaves (OEM 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 los sensores piezoeléctricos) permite:

Monitorización estructural continua (SHM – Structural Health Monitoring).

Detección temprana de daños por impacto invisibles (como los causados por herramientas, granizo o aves), lo que reduce el riesgo de fallos catastróficos.

Estas tecnologías mejoran la seguridad operativa y permiten optimizar los ciclos de mantenimiento.

Gracias a la detección de impactos en tiempo real, los operadores pueden:

Evitar inspecciones manuales frecuentes (que requieren dejar la aeronave en tierra).

Planificar el mantenimiento correctivo solo cuando sea necesario, en lugar de seguir calendarios fijos.

Esto se traduce en una reducción de costes para las aerolíneas, haciendo que proveedores como Aernnova sean más atractivos para los fabricantes.

-La combinación de ligereza estructural y monitorización avanzada representa una tecnología de alto valor, alineada con las demandas de:

La aviación comercial del futuro (en términos de sostenibilidad y eficiencia).

Programas militares (en términos de robustez y monitorización estructural).

Al dominar esta capacidad, Aernnova puede posicionarse como un proveedor estratégico, aumentando sus posibilidades de participar en programas de alta tecnología.

-Las autoridades aeronáuticas y los fabricantes están promoviendo el uso de tecnologías SHM para mejorar la trazabilidad, la seguridad y la sostenibilidad.

-Al integrar dichos sistemas en estructuras delgadas, Aernnova 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. Esto se traduce en una posición de mercado más sólida en comparación con otros proveedores que aún no han alcanzado este nivel de integración tecnológica. Refuerza su papel en la cadena de valor aeroespacial global.