Fiabilidad

Gemelos digitales en la aviación: Un argumento para mejorar la seguridad y la eficiencia

Resumen

Los gemelos digitales pueden revolucionar la industria de la aviación mejorando la seguridad, el rendimiento y la eficiencia. A medida que avanza la tecnología, los gemelos digitales encierran un importante potencial para la gestión del espacio aéreo y el desarrollo de aeronaves inteligentes, allanando el camino hacia la innovación y la aviación sostenible.

El sector aeroespacial siempre ha estado comprometido con la excelencia en seguridad y eficiencia. Y los gemelos digitales, que antes se utilizaban en ámbitos como la fabricación y el Internet de las cosas (IoT), pueden tener un impacto sustancial en el sector.

Un gemelo digital es una réplica virtual de un dispositivo o sistema físico que funciona en tiempo real, lo que permite la supervisión, el análisis y la optimización dinámicos.

¿Por qué son importantes la seguridad y el rendimiento en la aviación?

La seguridad y el rendimiento han sido prioridades clave en el sector de la aviación durante muchos años. La integración de los gemelos digitales ha dado lugar a un enfoque fundamentalmente diferente del ámbito aeroespacial y ha inaugurado una era gobernada por los datos.

Al crear réplicas de aeronaves en tiempo real, los gemelos digitales son una herramienta vital para mejorar la seguridad y dotar a los ingenieros de información sobre mantenimiento proactivo, reducción de riesgos y optimización del rendimiento. Además, revolucionan el diseño de aeronaves gracias a la creación de prototipos y simulaciones virtuales, lo que da lugar a diseños más seguros y eficientes en términos de consumo de combustible.

Los gemelos digitales benefician al ámbito de la aviación y mejoran la eficiencia operativa al integrarlos con el análisis de datos de vuelo en tiempo real. Como resultado, se consigue optimizar la ruta y reducir el consumo de combustible. Los pilotos profesionales reciben programas avanzados de formación en cabina para mejorar su capacidad de decisión en momentos críticos mediante la simulación de situaciones reales a través de gemelos digitales.

La industria de la aviación avanza hacia un futuro caracterizado por unas normas de seguridad más rigurosas y un rendimiento sobresaliente a medida que aumenta el uso de tecnologías de gemelos digitales.

Cómo los gemelos digitales transforman el sector de la aviación

Los gemelos digitales están ganando popularidad en la aviación debido a la creciente complejidad de los aviones modernos, que incorporan tecnologías avanzadas como la aviónica, los sistemas flyby wire y los materiales compuestos. Estos avances tecnológicos han dificultado la supervisión y el mantenimiento, pero los gemelos digitales ofrecen una solución integral para supervisar, analizar y mejorar el rendimiento de las aeronaves.

Gracias a las réplicas virtuales de aviones, se facilita la supervisión en tiempo real y el mantenimiento proactivo, lo que minimiza los riesgos y garantiza un rendimiento óptimo. La transición del sector de la aviación hacia un futuro basado en los datos con los gemelos digitales capacita a los ingenieros y responsables de la toma de decisiones para sobresalir en seguridad y eficiencia.

Además, gracias al IoT y a la analítica de big data, en las plataformas de gemelos digitales se puede lograr una integración perfecta de los datos procedentes de diversos sensores y sistemas de las aeronaves. Esto proporciona a las aerolíneas y a los fabricantes una visión completa del estado, el rendimiento y la eficiencia de la aeronave, lo que permite tomar decisiones informadas basadas en información en tiempo real.

Avances en el diseño de aviones basados en gemelos digitales

La integración de gemelos digitales ha supuesto un avance significativo en el diseño de aeronaves, permitiendo la creación de prototipos virtuales, optimizaciones aerodinámicas, mejoras estructurales y técnicas de mantenimiento más precisas.

  • Prototipos virtuales para acelerar el proceso de diseño de aeronaves

Gracias a los prototipos y pruebas virtuales, los gemelos digitales han transformado la forma de crear diseños de aeronaves, sustituyendo a los prototipos físicos, que consumen mucho tiempo. Los ingenieros utilizan sofisticadas réplicas virtuales para evaluar el despegue, el aterrizaje y la respuesta de los sistemas para simular el rendimiento del avión en diversas condiciones. Esto mejora el proceso de diseño, permite iteraciones rápidas y reduce los costosos cambios posteriores.

De este modo, los gemelos digitales reducen el proceso de diseño, facilitando el desarrollo a tiempo de nuevas aeronaves.

  • Optimización de la eficiencia y el rendimiento mediante simulaciones

La aerodinámica desempeña un papel vital en la eficiencia del combustible y el rendimiento de los aviones. Los gemelos digitales ayudan a los ingenieros a realizar simulaciones precisas y a optimizar la forma y el diseño del avión para obtener la máxima eficiencia. Los ingenieros pueden identificar zonas de alta resistencia y turbulencia en las simulaciones, realizar ajustes precisos para mitigar la resistencia, optimizar la forma del ala y mejorar el control del flujo de aire. Esto reduce el consumo de combustible, disminuye las emisiones y fomenta el diseño sostenible de los aviones.

Los gemelos digitales son también un medio para probar configuraciones y materiales, lo que permite nuevos desarrollos aerodinámicos que no podrían haberse logrado en las pruebas tradicionales.

  • Arquitectura robusta y costes de mantenimiento reducidos

Para garantizar la integridad estructural del avión, los gemelos digitales desempeñan un papel esencial más allá de la aerodinámica. Los ingenieros analizan la tensión y la fatiga modelando con precisión los materiales y componentes de fabricación para evaluar su rendimiento bajo diferentes cargas y condiciones. Esto ayuda a tomar decisiones basadas en datos con respecto a los materiales y la fabricación, lo que resulta en una estructura menos costosa pero reforzada que aumenta la eficiencia del combustible y reduce los costes operativos.

La recopilación y el análisis continuos de datos procedentes de los sensores de las aeronaves son necesarios para la supervisión en tiempo real en un gemelo digital. Esta información se utiliza para planificar el mantenimiento, donde se identifica un problema potencial antes de que se convierta en un fallo importante.

De este modo, se reducen las interrupciones, se optimizan los programas de mantenimiento y se minimiza el coste total del mantenimiento gracias a la adopción proactiva de medidas para tener en cuenta los datos actuales.

Gemelos digitales para el mantenimiento en aviación

Los gemelos digitales pueden transformar el mantenimiento de las aeronaves al permitir actividades de mantenimiento predictivo y reparación, reducir el tiempo de inactividad y proporcionar supervisión y diagnóstico en tiempo real.

  • Gemelos digitales para el mantenimiento predictivo

El mantenimiento predictivo, facilitado por los gemelos digitales, revoluciona el mantenimiento de las aeronaves utilizando datos en tiempo real y algoritmos de inteligencia artificial (IA) para anticipar posibles problemas. Los equipos de mantenimiento pueden identificar indicios probables de degradación de componentes o fallos en espera supervisando de cerca el rendimiento y la salud de la aeronave a través de su gemelo digital.

Este enfoque proactivo reduce el riesgo de fallos imprevistos o interrupciones costosas, lo que permite llevar a cabo acciones de mantenimiento y reparación a tiempo.

  • Programas de mantenimiento optimizados

Los equipos de mantenimiento pueden optimizar sus programas de mantenimiento y planificar las reparaciones necesarias analizando los datos del gemelo digital. Para garantizar que la aeronave siga estando disponible para su funcionamiento, el mantenimiento preventivo permite a los equipos sustituir piezas e identificar posibles problemas antes de que provoquen fallos importantes.

  • Supervisión en tiempo real para una toma de decisiones proactiva

Los gemelos digitales permiten la supervisión en tiempo real de los sistemas y componentes de la aeronave, lo que permite a los equipos de mantenimiento acceder a los datos y analizarlos a distancia. Esta capacidad permite responder rápidamente a los problemas críticos, con acceso inmediato a los datos de diagnóstico para identificar y abordar las causas de raíz con eficacia.

Además, los procedimientos de mantenimiento pueden ajustarse rápidamente, garantizando una resolución eficaz de los problemas.

Mejora del rendimiento y las operaciones mediante gemelos digitales

Los gemelos digitales ayudan a mejorar el rendimiento y las operaciones de las aeronaves, capacitan a los pilotos y permiten la supervisión remota para mejorar la eficiencia operativa.

  • Análisis de datos de vuelo para optimizar el rendimiento

Los gemelos digitales facilitan el análisis de una gran cantidad de datos de vuelo para optimizar el rendimiento de las aeronaves. Los expertos en aviación pueden supervisar de cerca diversos parámetros y analizar datos de vuelo en tiempo real mediante la creación de prototipos virtuales de aeronaves y sus sistemas. Esto les permite identificar posibles áreas de mejora, optimizar el consumo de combustible, reducir las emisiones y mejorar la eficiencia general de la aeronave.

El análisis de los datos de vuelo mediante gemelos digitales garantiza que las aeronaves funcionen correctamente a niveles máximos de rendimiento, respetando al mismo tiempo las normas de seguridad.

  • Formación de pilotos mediante gemelos digitales

Los gemelos digitales también apoyan la formación de pilotos y la toma de decisiones con la ayuda de simuladores. Los simuladores de vuelo basados en gemelos digitales proporcionan

  • Un entorno de formación realista y envolvente para los pilotos;
  • Los pilotos pueden practicar diversos escenarios de vuelo y procedimientos de emergencia.

Estas simulaciones ayudan a mejorar las habilidades del piloto y a fomentar su confianza, al tiempo que le preparan para operar con eficacia en situaciones difíciles. Además, los gemelos digitales permiten visualizar datos en tiempo real y ayudan a los pilotos en el proceso de toma de decisiones durante el vuelo.

De este modo, pueden obtener información crítica sobre el estado de la aeronave, los patrones meteorológicos y las trayectorias de vuelo para poder reaccionar a tiempo si se produce algún cambio o garantizar vuelos seguros y eficientes.

Gemelos digitales para la seguridad y el cumplimiento de la normativa

Los gemelos digitales se han convertido en una herramienta crucial en el sector aeroespacial, ya que desempeñan un papel importante en la mejora de la seguridad y el cumplimiento de la normativa. Mediante el uso de simulaciones avanzadas y análisis de riesgos, los expertos en aviación pueden desarrollar prototipos virtuales completos de aeronaves y evaluar diversos escenarios de vuelo para identificar los riesgos de seguridad y aplicar medidas eficaces de mitigación de riesgos.

Cumplir los estrictos requisitos legales impuestos por las autoridades de aviación de todo el mundo es esencial para la industria de la aviación. Los gemelos digitales son un activo valioso para cumplir estas normas. Permiten supervisar y registrar los registros esenciales de mantenimiento y los parámetros operativos, manteniendo eficazmente un modelo de vuelo virtual completo de la aeronave.

El gemelo digital hace que el mantenimiento de la aeronave sea más manejable e impecable y ayuda a planificar inspecciones periódicas, seguir el ciclo de vida de los componentes y realizar reparaciones o sustituciones a tiempo.

El caso del gemelo digital de la Autoridad Aeroportuaria de Vancouver y Unity Accelerate Solutions

El Aeropuerto Internacional de Vancouver (YVR) colaboró con Accelerate Solutions de Unity para crear un gemelo digital 3D de última generación en tiempo real. Este gemelo digital aborda los retos de mantenimiento, sostenibilidad y seguridad al tiempo que minimiza las interrupciones.

El gemelo digital de YVR proporciona a los empleados datos históricos y en tiempo real, lo que les permite explorar diferentes escenarios y optimizar el uso de los recursos. Su diseño fácil de usar respalda el compromiso de YVR de lograr cero emisiones netas de carbono para el año 2030.

Al adoptar este gemelo digital, YVR se ha convertido en el pionero de la innovación aeroportuaria, esforzándose por alcanzar la excelencia, la sostenibilidad y mejores experiencias de viaje.

Conclusión

Los gemelos digitales están transformando el sector de la aviación al mejorar la seguridad, el rendimiento y la eficiencia. Proporcionan a los ingenieros y responsables de la toma de decisiones información en tiempo real y mantenimiento predictivo, lo que les permite tomar decisiones basadas en datos.

La tecnología está llamada a transformar el diseño y la gestión del espacio aéreo y de todo el tráfico aéreo gracias a los constantes avances tecnológicos y a las futuras aplicaciones que allanarán el camino hacia una innovación más significativa y una aviación sostenible.

Temas relacionados

Assad Abbas
Editor

El Dr. Assad Abbas completó su Ph.D. en la North Dakota State University (NDSU), EE. UU. Actualmente, se desempeña como Profesor Asociado Titular en el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad COMSATS Islamabad (CUI), Campus Islamabad, Pakistán. El Dr. Abbas ha estado afiliado a COMSATS desde 2004. Sus intereses de investigación son principalmente, pero no limitados a, la Salud Inteligente, Análisis de Grandes Datos, Sistemas de Recomendación, Análisis de Patentes y Análisis de Redes Sociales. Su investigación ha aparecido en varias revistas de prestigio, como IEEE Transactions on Cybernetics, IEEE Transactions on Cloud Computing, IEEE Transactions on…