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LICENCIA
Informe mercado aéreo, Área de oportunidad Materiales y
estructuras inteligentes por Corporación Ruta N se distribuye
bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-
CompartirIgual 4.0 Internacional
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
Sugerimos se referencie el documento de la siguiente forma:
Corporación Ruta N (2015). Observatorio CT+i: Informe No. 1
Área de oportunidad: Materiales y estructuras inteligentes.
Recuperado desde www.brainbookn.com
1
Materiales y estructuras
inteligentes
Noviembre
de 2015
El estudio de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva del área de oportunidad de materiales y
estructuras inteligentes fue desarrollado por la Universidad Pontificia Bolivariana en el cual los participantes
asumieron los siguientes roles:
Metodólogo: Asesora con la metodología de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva diseñada
para el proyecto Observatorio CT+i y definida por la Red de Inteligencia competitiva de la ciudad.
Adicionalmente coordina dentro de cada institución los ejercicios realizados.
Vigía: Encargado de recopilar de fuentes primarias y secundarias los datos e información relacionada
con el área de oportunidad estudiada. Adicionalmente, realiza con expertos temáticos y asesores el
análisis de la información recopilada y la consolidación de los informes del estudio de vigilancia
tecnológica e inteligencia competitiva.
El estudio contó con la participación de avianca, desempeñando el papel de institución asesora con las
siguientes actividades:
Asesor: Participa en las etapas de análisis y validación de la información recopilada por el vigía.
Adicionalmente, orienta y da lineamientos del estudio de vigilancia tecnológica e inteligencia
competitiva realizado.
Director del proyecto:
Elkin Echeverri
Coordinadores del proyecto:
Samuel Urquijo
Jorge Suárez
Director del proyecto:
Oscar Eduardo Quintero
Coordinadora del proyecto:
Ana Catalina Duque
Expertos temáticos:
Jorge Iván García
Julián Sierra
Programa Vigilancia Tecnológica e Inteligencia
Competitiva
Metodólogo: Ana María Velásquez
Vigías: Sergio Aguilar y Leydi Johanna Henao
Asesor:
Luis Lema
ÁREA DE
OPORTUNIDAD
• Mapa mental Materiales
inteligentes.
• Línea de tiempo.
GENERALIDADES
MERCADO DE TECNOLOGÍA
MERCADO DE PRODUCTOS
Y SERVICIOS
OPORTUNIDADES Y RETOS
• Crecimiento del Mercado.
• Principales mercados.
• Análisis de productos servicios y
tecnologías.
• Tendencias de mercado.
• Tendencias de productos y servicios.
• Principales Jugadores del mercado.
ALCANCE DEL ÁREA DE OPORTUNIDAD
• Líderes en tecnología y mercado a
nivel mundial (empresas que trabajan
en el tema).
• Tendencias tecnológicas.
• Nivel de madurez de las tecnologías.
• Análisis del mercado para la
identificación de oportunidades en
nichos específicos (oportunidades
mercado global).
A continuación se presenta el alcance y foco del análisis. Este diagrama representa los temas priorizados en donde
se hizo énfasis en el estudio de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva del área de oportunidad definida
por expertos y asesores.
Generalidades del área de oportunidad.....................................
Mapa mental..............................................................
Línea de tiempo.........................................................
Mercado de productos y servicios............................................
Aspectos clave...........................................................
Análisis de productos, servicios y tecnologías......................
Tendencias de mercado.................................................
Tendencias de productos y servicios..................................
Principales jugadores del mercado...................................
Otros jugadores..........................................................
Casos reales..............................................................
Conclusiones..............................................................
Referencias................................................................
Mercado de Tecnología........................................................
Tendencias tecnológicas emergentes................................
Nivel de Madurez.......................................................
Tendencias en investigación..........................................
Tendencias en desarrollo tecnológico...............................
Líderes en desarrollo tecnológico...................................
Nº de diapositiva
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39
Líderes en publicaciones científicas.................................
Conclusiones.............................................................
Anexos artículos.........................................................
Anexos patentes.........................................................
Referencias...............................................................
Oportunidades y retos.........................................................
Oportunidades...........................................................
Instrumentación para monitorización de daños....................
Monitorización de cargas y validación de modelos................
Software y algoritmos de procesamiento de señales..............
Integración de sensores en estructuras.............................
Gestión del mantenimiento...........................................
Certificación y pruebas de estructuras. ............................
Matriz de Oportunidad ................................................
Conclusiones y Recomendaciones ...................................
Expertos consultados ..................................................
Referencias .............................................................
Nº de diapositiva
43
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57
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65
66
67
68
.
.
.
.
.
A continuación se presenta una descripción
del área de oportunidad, con los aspectos
más importantes de la temática, su
evolución, especialmente en los últimos
diez años y los puntos clave que vendrán a
futuro, evidenciando los momentos o hitos
más relevantes.
MAPA MENTAL MATERIALES Y ESTRUCTURAS INTELIGENTES
2000 2005 2010 2014
• Proyecto Morphing, La
NASA propone un
prototipo de avión con
materiales inteligentes.
Futuro
• Boeing prueba
tecnología silenciosa con
metales inteligentes
instalados en el motor
del 777.
• Boeing comienza
relaciones de
cooperación con el
Instituto De Ciencia De
La India(IISc),
Bengaluru, para
investigar sobre
materiales y estructuras
inteligentes.
• Boeing presenta en los
motores, aleaciones de
memoria de forma
(SMA), que incluyen
materiales metálicos que
cambian de forma
cuando se calienta.
• Bombardier instala
sistema de SHM en el
estabilizador vertical
del jet ejecutivo
Learjet 85.
• Micron optics acepta
su primer pedido con
aplicación comercial
para la utilización en
el sector aeronáutico
para sensar a través de
fibra óptica.
• Enfoque de Airbus en
materiales compuestos
"termoplásticos" trae
mejoras ambientales y
de producción fibra de
carbono de plástico
reforzado (CFRP).
• General Electric ha sido
seleccionada por
Guangzhou Hangxin
Empresa / Avicopter
para proporcionar el
Sistema de Salud y Uso
de Monitoreo (HUMS)
para su flota de
helicópteros AC313 en
China.
V
• Auto
diagnostico y
autoreparación.
• Nuevos
materiales
inteligentes.
• Aviones eco-
eficientes.
• Reducción de
ruido, peso,
vibraciones y
combustible.
• Minimizar
tiempos y
costos de
diagnóstico y
reparación.
En este capítulo se evidencian aspectos
claves del mercado global y nacional,
haciendo énfasis en el comportamiento
comercial a nivel de productos, servicios y
tecnologías disponibles en el mercado las
tendencias de los mismos a nivel de oferta y
demanda. Adicionalmente, los principales
jugadores del mercado mundial,
evidenciando sus productos, aplicaciones y
casos reales que comprueban los resultados
de este tipo de desarrollos.
Conclusión: el crecimiento de la flota área va ser inminente,
gracias a la demanda de vuelos comerciales, con ello las nuevas
formas de monitoreo y reparación tendrán que ser más precisas y
rápidas para evitar los tiempos muertos.
Conclusión: al igual que en el mundo en Colombia se
observa un incremento acelerado en el número de
pasajeros, por lo que se prevé que cada vez más
ingresen nuevas flotas aéreas al país.
• La BCC estimó que el Mercado global de materiales
inteligentes había sido de $19.6 billones de dólares en el
2010 y tienen la expectativa que para el 2016 sea de $40
billones de dólares.
• La tasa de crecimiento entre el 2011 y el 2016 será del
12%.
• Otra fuente, The Global Smart Materials, estima que el mercado
global de materiales crezca a una tasa compuesta anual del 12,61%
entre el 2013 y el 2018.
• Con referencia al crecimiento de pasajeros en el mundo, Colombia
está creciendo casi cuatro veces más del promedio mundial (5%) y tres
veces lo que está aumentando América Latina y el Caribe (6,4%).
CRECIMIENTO DEL MERCADO
ASPECTOS CLAVE
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Pax (en millones) 10,7 10,9 11 10,8 11,4 12,1 13,3 14,4 15 16,3 20,2 21,6 24,5 29
Crecimiento 2% 1% -2% 5% 6% 10% 8% 4% 9% 24% 7% 13% 19%
-505
101520253035
Pax
(e
n m
illo
ne
s)
Pasajeros Movilizados (# de pasajeros y Crecimiento)
Sirven para para medir magnitudes
físicas. Se ubican dentro de los
compuestos para sensar cambios en
el medio circundante.
• Fibra óptica
• Campos electro magnéticos
• Presiones diferenciales
• Emisiones acusticas
• Ondas guiadas
• Vibración
• Sensores piezoeléctricos
Sensores
Unidad de diagnóstico portátil que
se usa para generar y / o capturar
señales de los sensores, las señales
se pueden transmitir a través de
medios alámbricos o inalámbricos.
• Interrrogador de fibra óptica
• Tarjeta de adquicisión
Hardware
ANÁLISIS DE PRODUCTOS, SERVICIOS Y TECNOLOGÍAS
Software de
adquisición y
procesamiento
de datos
Sirve para la adquisición de datos y
para simplificar el proceso de
monitoreo estructural, a demás de
detectar y analizar los daños en la
estructura.
• Reducción dimencional
• Clusterización
1. OPTIMIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO
Lograr reducir los tiempos del
mantenimiento y ser más asertivos en la
detección de los daños
2. MONITOREO EN TIEMPO REAL
Establecer en tiempo real como es el
comportamiento y estado de las
estructuras
3. DETECCIÓN OPORTUNA DE DAÑOS
Tomar mejores decisiones sobre las
acciones que se deben realizar según la
intensidad del daño ocasionado
AERONÁUTICO
• Optimización del
mantenimiento de las
aeronaves.
• Monitoreo de cargas de
tención, fatiga y otros
desgastes.
• Reducción de peso estructural
por nuevos diseños.
INFRAESTRUCTURA CIVILTRANSPORTE
TERRESTRE Y NÁUTICO
• Fatiga en los ejes ferroviarios.
• Detección de daños
estructurales y fatiga en
tiempo real.
• Ciclo de vida de las
estructuras.
PLATAFORMAS DE ENERGÍA
.
TENDENCIAS DE MERCADO
• Monitoreo en tiempo real
de las estructuras civiles.
• Capacidad de resistencia.
• Análisis de datos dinámicos
y estáticos de las
estructuras.
• Predicción de la vida útil.
• Incremento en la seguridad
de las estructuras
energéticas.
• Pronóstico del ciclo de vida.
• Supervisión en tiempo real
de puntos calientes.
Aeronáutico 40%
Infraestructura
Civil 36%
Plataformas
de energía 12%
Transporte terrestre
y náutico 12%
*Con base en: 10th International Workshop on Structural Health Monitoring
2015
Pruebas no destructivas estáticas y
dinámicas con mediciones de
deformación, desplazamiento,
deflexión, temperatura y
vibraciones.
• Sensor no destructivo
• Técnica pasiva
• Monitoreo en linea
• Mejora tiempos de
monitoreo y reparación
de partes
Materiales capaces de auto
diagnosticarse y repararse, gracias a
su capacidad de cambio. A estos
materiales se les asigna una forma
inicial, y después de ser sometidos
al campo físico o reacción química
correspondiente, se ajusta su forma.
• Autoregeneración
• Auto diagnosticación
• Reparación rápida y
eficiente
• Minimiza tiempos de
mantenimiento
Se utilizan como sensores y
actuadores de manera simultánea
estimulando la estructura con
impulsos mecánicos que se
convierten en ondas elásticas que se
propagan por la estructura.
SENSORES
INTELIGENTES DE
FIBRA ÓPTICA
MATERIALES CON
MEMORIA DE
FORMA
MATERIALES
PIEZOELÉCTRICOS
TENDENCIAS DE PRODUCTOS Y SERVICIOS
• Sensor no desturctivo
• Posibilidades de
embeber en piezas
estructurales
• Pueden ser sensores y
actuadores a la vez
• Técnica activa
• EmisIón de señales para
monitoreo en linea
• Reducción de Tiempos
de mantenimiento
ACELLENT TECHNOLOGIES INC
Fundada en 1999 con base a la tecnología de
monitoreo de salud estructural desarrollada en la
Universidad de Stanford es un líder en el campo
de la salud estructural. Con más de 10 años de
experiencia.
Diseñan, construyen y apoyan la tecnología de
para el monitoreo estructural de aviones,
helicópteros, tuberías, puentes, turbinas eólicas,
coches etc.
SENSORES
Sensores piezoeléctricos Y
actuadores, para monitorear
y evaluar la condición de una
estructura compuesta.
SOFTWARE
Para simplificar el proceso de
monitoreo estructural y para
detectar y analizar los daños
en la estructura.
DISEÑO ESTRUCTURAL Y
PROTOTIPOS
Sistema de ultrasonido de
supervisión, para
componentes metálicos y
compuestos.
ESTADO DE DETECCIÓN
Medición de la distribución de
la temperatura
Respuesta deformación
dinámica
Detección de daños directos
detección de impacto
PRODUCTOS Y SERVICIOS // PROGRAMAS E INVESTIGADORES CLIENTES // ALIADOS
HARDWARE
De diagnostico para captura
señales, a través de medios
alámbricos o inalámbricos.
PRINCIPALES JUGADORES DEL MERCADO
0 2000000 4000000
Defensa-investigación aplicada /…
Investigaión y desarrollo - Investigación…
I+D (space-B Res)
Aviones de defensa - Investigación…
ciencias fisicas - Soporte y gestión
Arquietectura y servicios de ingeniería
tecnologias aeronáuticas y del espacio -…
Investigación y desarrollo - Soporte y…
Sistemas del espacio y misiles de defensa…
Sistemas del espacio y misiles de defensa…
PRODUCTOS Y SERVICIOS ADQUIRIDOS
HBM Test and Measurement
Fundada en 1950, ofrece productos y servicios
para una amplia gama de aplicaciones de
medición en muchas industrias, permitiendo la
optimización del ciclo de vida del producto: desde
el desarrollo a través de las etapas de prueba, así
como en la fabricación y producción.
SENSORES
Amplia gama de
transductores para medir
diferentes magnitudes
físicas.
SOFTWARE
ofrece tres diferentes tipos de
software de adquisición de
datos: para diferentes
necesidades
SERVICIO DE CALIBRACIÓN
Cuentan con la acreditación
del laboratorio acreditado
con la norma DIN EN ISO / IEC
17025
LOGÍSTICA DE PIEZAS Y
EQUIPOS ARRENDADOS
Suministran equipos de
medición con dispositivos para
cubrir los períodos de
mantenimiento y calibración
Utilidad operacional superior al 42%
PRODUCTOS Y SERVICIOS // PROGRAMAS E INVESTIGADORES CLIENTES // ALIADOS
SISTEMAS DE ADQUISICIÓN
DE DATOS DAQ
Adquisición de datos fiable
de señales de diferentes
magnitudes de medición y
tecnologías de sensores.
PRINCIPALES JUGADORES DEL MERCADO
0
200
400
600
800
1000
1200
2010 2011
VENTAS EN MILLONES DE EUROS
METIS DESIGN
MDC ha surgido como un líder en la industria SHM,
la realización de investigaciones en casi todos los
aspectos de esta disciplina. Los ingenieros de MDC
han logrado avances significativos en el estado de
la técnica para la arquitectura SHM, la
infraestructura, los sensores, hardware, envasado,
elaboración de modelos y algoritmos.
MONITOREO DE LA SALUD
ESTRUCTURAL
Evaluación no destructiva,
con una plataforma para el
monitoreo en tiempo real.
CURSOS
Cursos presenciales de
capacitación y simulacros para
ingenieros, gerentes y
profesionales de la salud, para
el entendimiento del SHM.
PRODUCTOS Y SERVICIOS // PROGRAMAS E INVESTIGADORES CLIENTES // ALIADOS
MATERIALES
MULTIFUNCIONALES
Materiales que pueden ser
embebidos en la superficie
de las estructuras, para
otorgar características de
resistencia y flexibilidad.
PRINCIPALES JUGADORES DEL MERCADO
0 1000000 2000000
Tecnologia aeronáutica y del espacio -…
Ciencias fisicas - Soporte y gestión
Defensa - Soporte y gestión
Ingeniería - Investigación básica
Aviones de defensa - Investigación aplicada…
Equipamiento de comunicaciones y…
Defenesa - Desarrollo avanzado
Tecnologia aeronáutica y del espacio -…
Equipamiento de comunicaciones y…
Naves de defensa - Investigación
PRODUCTOS Y SERVICIOS ADQUIRIDOS
8TREE
Poseen un portafolio de productos
para analizar los problemas de
deformación de la superficie. Ya sea
un hueco, un golpe u ondulación
superficie general, se cuenta con los
productos para diferentes sectores
tales como aeronáutico, automotriz,
entre otros.
8-tree.com/
OTROS JUGADORES
CTLGroup
Fundado hace más de 100 años,
prestan consultoría de ingeniería
estructural, evaluación, materiales,
sistemas de construcción , en el
sector aeronáutico han realizado
instrumentación del pavimento en
pistas de aeropuertos.
www.ctlgroup.com/
MISTRAS
Experiencia de más de 40 años en
inspecciones aeroespaciales, han
realizando técnicas de ensayos no
destructivos de radiografía,
ultrasonidos y partículas magnéticas.
www.mistrasgroup.com
ERALLO
Es una empresa especializada en
soluciones de redes de sensores y
sistemas integrados para las
necesidades críticas de monitoreo,
como SHM de materiales
compuestos, especializados y con
sensores integrados.
www.erallo.com/
SENSEOR
Con más de 20 años de experiencia
producen sensores de temperatura,
presión y superficie onda acústica,
para las aplicaciones de medición
incluyendo la industria aeronáutica.
www.senseor.com/
LORD MICROSTRAIN
Ofrece Sistemas de sensores
avanzados que están ampliamente
desplegados en plataformas
comerciales y de defensa,
incluyendo helicópteros, vehículos
aéreos no tripulados y aviones
comerciales. Para mejorar el SHM.
www.microstrain.com
MICRON OPTICS
Líder establecido de componentes
innovadores de óptica y equipo
basado en láser para mediciones
ópticas, permitiendo a las industrias
como la aeronáutica la detección,
de imagen y de las
telecomunicaciones para hacer las
mediciones precisas
www.micronoptics.com
OTROS JUGADORES
4DSP
Ofrecen soluciones de procesadores
de señal digital (DSP) de alto
rendimiento para las necesidades
específicas de las aplicaciones
militares, aeroespaciales,
biomédicas y ciencias químicas.
www.4dsp.com/
1. Los puntos calientes son ubicaciones geométricas específicas en una estructura
que son particularmente propensos a sufrir daños durante el funcionamiento .
2. Estas áreas de enfoque intenso pueden afectar la supervivencia de una estructura
completa. Los puntos calientes pueden ocurrir en cualquier tipo de estructura,
incluyendo aviones, helicópteros, oleoductos y puentes.
3. Acellent ha desarrollado sistemas de monitoreo de salud estructural que se centra
en los puntos calientes y se pueden usar para controlar diferentes tipos de
articulaciones y otros componentes vulnerables.
• Inspecciones rápidas y eficientes
• Reducción de los gastos de mantenimiento
• Los costes del ciclo de vida reducida
• Capacidad de tomar medidas preventivas
para evitar los desastres
MONITOREO DE PUNTOS CALIENTES
ACELLENT TECHNOLOGIES INC
Fue fundada en 1999 con base a la tecnología de
monitoreo de salud estructural desarrollada en la
Universidad de Stanford es un líder en el campo de
la salud estructural. Con más de 10 años de
experiencia.
Diseñan, construyen y apoyan la tecnología para el
monitoreo estructural de aviones, helicópteros,
tuberías, puentes, turbinas eólicas, coches etc.
CASOS REALES
1. AVIATEST tiende a centrarse en diferente longevidad, los recursos y las pruebas de
resistencia estática.
2. Participación en el proyecto NICETRIP, El proyecto tiene la finalidad de desarrollar
una aeronave con rotor basculante. En las pruebas de cajas de engranajes, la
empresa utiliza nada menos que 32 canales solo para hacer mediciones con galgas
extensométricas. Adicionalmente, se emplean otros 70 sensores para medir
temperaturas, presiones, tensiones y otros parámetros de la caja de engranajes.
3. Han realizado pruebas con uno de los helicópteros más grande del mundo el Mil
Mi-26. La tarea principal de AVIATEST consistió en medir y analizar tensiones en el
fuselaje.
4. AVIATEST ha participado en pruebas de aviones antes de que hicieran su primer
vuelo. Entre ellos destaca el Sukhoi Superjet 100, que es el primer jet para vuelos
regionales diseñado y construido en Rusia; y también el Kamov Ka-62 y el Irkut MS-
21, que todavía no han volado.
5. Todas estas pruebas las han realizado utilizando la tecnología QuantumX
• Medición de parámetros dinámicos
• Reducción de los gastos de mantenimiento
• Los costes del ciclo de vida reducida
• Capacidad de tomar medidas preventivas
para evitar los desastres
• Versatilidad en las pruebas de monitoreo:
desde pruebas elementales en muestras
de materiales composites hasta pruebas
de presión de fuselajes o pruebas
estáticas de distintos componentes del
fuselaje
PRUEBAS DE FUSELAJE EN Mil Mi-
26AVIATEST LNK GROUP
La empresa se especializa en el campo de pruebas de
plataforma de aerotecnia (marcos de aviones,
helicópteros y sus agregados). La empresa también
examina equipos de aeropuerto (gatos hidráulicos de
aeronaves, llaves de torsión, etc.) y diversas
construcciones de edificios.
La empresa ha sido certificada por ambos estándares
Unión Europea (EASA), y las normas de la Federación
de Rusia (AR IAC)..
CASOS REALES
1. Fuerza Aérea enseñó el Arpía IV hecho en Colombia
2. Esta aeronave elaborada con mano de obra colombiana y asesoría israelí, cuenta
con innovaciones en su sistema ofensivo y de aviónica, que mejoran la capacidad
de fuego.
3. El Arpía IV, utiliza la misma plataforma Black Hawk en la que las FAC tienen
experiencia.
4. El reto de la FAC es que los técnicos, oficiales y suboficiales colombianos
continúen con el acondicionamiento de demás helicópteros para convertirlos en el
Arpía IV, ya que hasta ahora tenían la asesoría de los técnicos israelíes.
• Mejoramiento las capacidades tecnicas
para la adaptación de equipamentos
• Posibilidades de utlización de nuevas
tecnológias para el monitoreo estructural
de las aeronaves de la fuerza Aerea
ARPÍA IV - FUERZA AÉREA
COLOMBIANA
La Fuerza Aérea Colombiana ejerce y mantiene el
dominio del espacio aéreo, conduce operaciones
aéreas, para la defensa de la soberanía, la
independencia, la integridad del territorio
nacional, el orden constitucional y el logro de los
fines del Estado.
CASOS REALES
1. Utilización de materiales con aleaciones de forma , que cambian de forma cuando
se calientan o se enfrían
2. Cuando se calientan, en el despegue, las 14 pulgadas de largo de los chevrones
doblan en la corriente del ventilador del motor, teniendo un efecto en la
reducción de ruido del motor
3. En condiciones de gran altitud los chevrones se enfríen y se retraen, permitiendo
empuje eficiente para vuelos de largo recorrido. También pueden hacer aviones
más ligeros y más eficientes en combustible, ya que se necesita menos aislamiento
de sonido entre los motores y de los pasajeros
4. La realización exitosa de esta tarea representa la primera utilización comercial de
una estructura de morphing para afectar el desempeño del ruido de los aviones
• Reducción de ruido del motor en el
despegue
USO COMERCIAL DE MATERIAL CON
ALEACIÓN DE FORMA - BOEING
Boeing es la compañía aeroespacial líder mundial
y el mayor fabricante en conjunto de aviones
comerciales y militares. Además, Boeing diseña y
fabrica helicópteros, sistemas electrónicos y de
defensa, misiles, satélites, vehículos de
lanzamiento y sistemas avanzados de
comunicaciones e información.
CASOS REALES
1. La tecnología SHM fue instalado por Bombardier en su jet ejecutivo Learjet 85
en preparación para el primer vuelo de prueba de la aeronave.
2. Utilización del sensor patentado SMART layer, redes de sensores que se
adaptan a cualquier geometría estructural, fue diseñado para ser utilizado en
los paneles laterales derecho e izquierdo del estabilizador vertical
3. Se diseño y se puso en marcha todo el sistema del SHM con el hardware de
adquisición de datos y el software ScanGenie II que se utiliza para recopilar
datos de los sensores instalados en uno de los componentes estructurales
críticos del Jet
• Instalación de todo el sistema de
monitoreo estructura
• Monitoreo dinamico y en linea de la
estuctura
INSTALACIÓN DE SHM EN JET
EJECUTIVO - BOMBARDIER
Empresa canadiense líder en la producción de
material para ferrocarriles, aviones regionales y
otros servicios comerciales. Emplea
aproximadamente a 64.000 personas, y su cifra de
negocio en 2004 fue de 15.500 millones de
dólares.
CASOS REALES
Los materiales y estructuras inteligentes es un sector de amplia aplicación y proyección para
diversas industrias, particularmente para el caso de la aeronáutica se está convirtiendo en una
alternativa para ofrecer soluciones en la optimización de la detección y monitorización de
estructuras, así como también para la generación tecnologías que ayuden al auto diagnóstico y
autoreparación.
• SHM: La detección, la determinación del lugar y el tipo daños, además de cuantificar
la severidad, estimar el tiempo de vida útil, y diagnóstico de las capacidades de auto
diagnóstico y auto reparación, hacen que el monitoreo de la salud estructural se
convierta hoy en una tecnología importante y de gran aplicación para el sector
aeronáutico.
• Crecimiento de la flota aérea: el crecimiento de la flota área será inminente y con
ello las nuevas formas de monitoreo y reparación tendrán que ser más precisas y
rápidas para optimizar los tiempos muertos de las aeronaves.
• Normatividad: Es necesario tener en cuenta las limitaciones legales y normativas para
la aplicación de este tipo de tecnologías.
• Aplicaciones: Se evidencian aplicaciones comerciales para el monitoreo de la salud de
estructural al igual que empresas que prestan el servicio completo de instalación de
sensores, hardware y software para el procesamiento y adquisición de datos para el
monitoreo de la salud estructural
REFERENCIAS
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• Airbus (2015). Disponible en: www.airbus.com/
• BAE Systems (2015). Disponible en: www.baesystems.com
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on-thermoplastic-composite-materials-brings-environmental-and-production-impro/
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Contract-for-AC313_83928.html#.VgRPHct_Okp
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http://www.boeing.com/news/frontiers/archive/2008/september/i_ca02.pdf
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contractors.findthebest.com/l/19231/Metis-Design-Corporation-in-Cambridge-MA
• Hanlon, M. (7 de Noviembre de 2003). Obtenido de gizmag: http://www.gizmag.com/go/2242/
• HBM. (2015). Obtenido de HBM: http://www.hbm.com/en/menu/about-us/
• Holnicki-Szulc, J. (2008). Smart Technologies for Safety Engineering. Varsovia: John Wile Sons, Ltd.
• Les, C. B. (Agosto de 2010). Obtenido de Photonics: http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=43343
• Lopez, I., & Sarigul-Klijn, N. (2010). A review of uncertainty in flight vehicle structural damage monitoring, diagnosis and
control:Challenges and opportunities. Progress in Aerospace Sciences, 247-273.
• Micron Optics. (7 de Octubre de 2010). Obtenido de prweb:
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• Mistras. (2015). Obtenido de Mistras: www.mistrasgroup.com
• Pérez, J. S. (2014). SMART AERONAUTICAL STRUCTURES: DEVELOPMENT AND EXPERIMENTAL VALIDATION OF A STRUCTURAL HEALTH
MONI TORING SYS T EM FOR DAMAGE DE T ECT ION. Madrid.
• Senseor. (2015). Obtenido de Senseor: www.senseor.com/
• Spectris. (2015). Obtenido de Spectris: http://spectris.annualreport2011.com/business-review/financial-review
• Wood, L. (8 de Octubre de 2014). Obtenido de businesswire:
http://www.businesswire.com/news/home/20141008005366/en/Research-Markets-Commercial-Aircraft-Health-Monitoring-
Systems#.VgRTiMt_Oko
En este capítulo se evidencia el
comportamiento científico y tecnológico a
nivel mundial, las tendencias, tecnologías
emergentes y el nivel de madurez de los
hallazgos; además, las principales
instituciones líderes que pueden apoyar cada
área de oportunidad desde el ámbito
científico y tecnológico.
TENDENCIAS TECNOLÓGICAS EMERGENTES• DINÁMICA DE PUBLICACIONES: en los años 2011 y 2012 se
observa un crecimiento acelerado en la publicación de temas
relacionados con SHM en el sector aeronáutico, siendo los años
en los cuales se han reportado más publicaciones con un total
de 120 por año.
• PATENTES: Se destaca un crecimiento en el registro de
patentes en el año 2014, con un total de 35 patentes. En el
transcurso del 2015 se han registrado en el área un total de 20
patentes, mostrando una tendencia e interés en el registro y
protección de nuevos desarrollos tecnológicos en el tema.
Señales de respuesta
Modo de Señal
Rango de frecuencia
Integridad estructural
Pluralidad de Sensores
PROCESAMIENTO
DE SEÑALES
Integridad estructural de las aeronaves
Datos obtenidos por las mediciones de los
sensores
Daños en las estructuras aeronáuticas
COMPONENTES
ESTRUCTURALES
Componentes de la estructura de la aeronave
Campos magnéticos
Componente Compuesto
Elementos de sensores
MATERIALES
SHM (Structural Health Monitoring)
Monitoreo general
Revisión no destructivaMONITOREO
Estructura de la aeronave
Análisis estructural
Estructuras y materiales compuestos
Manufactura de aviones
ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
Fibra óptica
Ondas Ultrasónicas
Transductores piezoeléctricos
Sensores
Algoritmos, redes neuronales, simulación
computacional
TECNOLOGÍAS
Y SOFTWARE
16 13 12 1626
48 54
90
6856
86
120 120
80
55
19
1 1 0 2 5 3 5 8 7 10 1523 20
32 35 20
0
20
40
60
80
100
120
140
Artículos Patentes
BOEING CO
AIRBUS OPERATIONSSAS
BAE SYSTEMS
HONEYWELL INT INC
University of South Carolina
University of Illinois atChicago
Naval Air SystemsCommand
Wright-Patterson AFB
• Bechhoefer, Eric R. 36
• He, David 19
• Wade, Daniel R. 16
• Giurgiutiu, Victor 16
• Worden, Keith 15
• Phan, Nam 14
• Yuan, Shenfang 13
• Manson, Graeme A. 12
• Dempsey, Paula J. 11
5
12
170
0 50 100 150 200
Europa
WIPO
Estados Unidos
Número de Patentes
NIVEL DE MADUREZ
Piezoeléctricos
Ondas Ultrasónicas
Fibra óptica
Detección de
daños
Fatiga de los
materiales
Software de adquisición y
procesamiento de datos
Monitoreo estructural no
destructivo
Sensores
Materiales
Compuestos
Monitoreo
Estructural
invasivo
La tecnología parece
prometedora, pero su uso está
restringido a centros de
investigación o empresas
innovadoras que la generan.
Dada la novedad de la
tecnología, la información se
encuentra principalmente en
artículos científicos.
Inicio del crecimiento de la
tecnología, haciéndose
progresivamente más útil en
entornos cada vez más amplios.
Una vez los desarrollos se
empiezan a llevar a la escala
industrial las fuentes de
información se transforman en
patentes o alianzas en R&D y
Joint ventures
La tecnología presenta niveles
de rendimiento satisfactorios
generalizando su utilización.
Expansión de la tecnología con
su producción científica y
número de patentes.
La tecnología es conocida y
dominada por muchas personas
y en muchas partes por un
periodo aproximado de diez
años. No es posible alcanzar
mejoras de rendimiento, por
tanto la tecnología entrará en
una fase de “letargo” hasta que
surja otra tecnología que la
desplace.
El desarrollo de sistemas de monitoreo de salud estructural han
recibido una considerable atención por parte de la comunidad
aeronáutica en los últimos años, con el objetivo declarado de
aumentar la seguridad de vuelo, aumentar la fiabilidad de la
misión, extender la duración de los componentes con vida limitada
y, por supuesto, reducir los costos de mantenimiento.
Monitoreo
estructural
Estructura
aeronaves
Tecnologías
para la
detección de
daños
TENDENCIAS EN INVESTIGACIÓN
Las tecnologías más destacadas para la investigación en el área de
la detección de daños, y en donde se muestra un interés creciente
son: fibra óptica, ondas de ultra sonido y transductores
piezoeléctricos.
La investigaciones en el monitoreo de la salud estructural se están
enfocando en el estudio de las estructuras de las aeronaves, los
temas más investigados en este campo son: objetos estructurales
construidos, estructura de la aeronaves, análisis estructural,
estructuras compuestas, dinámica estructural, composición
estructural y materiales compuestos.
Algunas de las tendencias de desarrollo tecnológico en
señales son: rango de frecuencia, integridad estructural,
pluralidad de sensores, detección de anomalías, señal de
inspección, componentes compuestos, estrés mecánico,
módulo de sensores, fibra óptica, elementos de
transducción simple, son algunos de los temas tendencia
en el área de señales.
SEÑALES
COMPONENTES
ESTRUCTURALES
MATERIALES
Insertar imagen
correspondiente a
la tendencia
Insertar imagen
correspondiente a
la tendencia
Insertar imagen
correspondiente a
la tendencia
Los temas relacionados con el desarrollo tecnológico en el
área son: integridad estructural, sensores de datos, daño,
emisiones acústicas, componentes compuestos, óptica,
componentes de refuerzo, flujos, adquisición de datos,
piel exterior, cámara de medición, entre otros.
Los materiales deben presentar la posibilidad de prestar
funciones estructurales y de diseño, pero que a su vez
puedan ser monitoreados para la detección de cambios, los
cuales pueden afectar negativamente sus propiedades y
afectar la seguridad de las aeronaves.
TENDENCIAS EN DESARROLLO TECNOLÓGICO
BOEING
Boeing es la compañía aeroespacial líder a nivel mundial y el mayor
fabricante en conjunto de aviones comerciales y militares. Además, Boeing
diseña y fabrica helicópteros, sistemas electrónicos y de defensa, misiles,
satélites, vehículos de lanzamiento y sistemas avanzados de comunicaciones
e información.
Ubicación: Seattle, Washington, Estados Unidos
Página web: www.boeing.com
Insertar aquí el logotipo
del líder
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
LÍDERES DE DESARROLLO TECNOLÓGICO
1. Método para medir la salud estructural en los puntos calientes de una estructura
de una aeronave.
2. Sistema de inspección no destructivo y método asociado a la vigilancia de la salud
estructural.
3. Método para determinar una anomalía y determinar su tamaño.
4. Inspección no destructiva de una estructura incluyendo el análisis de la cavidad
electromagnética en un campo de respuesta.
AIRBUS
Airbus S.A.S., más conocida como Airbus, es una empresa aeronáutica
europea con sede en Francia expandida por todo el mundo, que es desde el
año 2011, es uno de los mayores fabricante de aviones y equipos
aeroespaciales del mundo. Fue creada en 2001 en Toulouse, Francia.
Anteriormente había sido un consorcio denominado Airbus Industrie, que no
se encargaba del proceso de fabricación de los aviones, sino simplemente de
coordinar el proceso de diseño y venta.
Ubicación: Blagnac, Francia
Página web: www.airbus.com/
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del líder
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
LÍDERES DE DESARROLLO TECNOLÓGICO
1. Método y dispositivo para fallas de procesamiento.
2. Método y dispositivo para la compensación de las tensiones mecánicas en la
estructura de una aeronave.
3. Método y dispositivo para medir la integridad estructural de los componentes del
avión SAFE-LIFE.
4. Método de optimización de daños múltiples para el diseño estructural.
BAE SYSTEM
Ofrecen algunos de los servicios más avanzados en tecnología LED para la
defensa, el sector aeroespacial y brindan soluciones de seguridad. Tienen
más de 83,400 empleados en más de 40 países. Trabajan en conjunto con los
clientes y socios desarrollando, gestionando, fabricando, soportando sus
productos y sistemas para contribuir a la competitividad militar; ofrecen
protección a la seguridad nacional y a los ciudadanos, trabajan por mantener
la información crítica y la infraestructura seguras.
Ubicación: Londres, Inglaterra
Página web: www.baesystems.com/
Insertar aquí el logotipo
del líder
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
LÍDERES DE DESARROLLO TECNOLÓGICO
1. Monitoreo de la salud estructural utilizando pinturas pulverizadas.
2. Monitoreo de temperatura.
3. Formación de elementos de escritura funcional directa o elementos estructurales
en una superficie.
4. Evaluación de la salud estructural de las aeronaves.
Honeywell
Es una empresa multinacional estadounidense que produce una variedad de
productos de consumo, servicios de ingeniería y sistemas aeroespaciales.
Honeywell es una de las compañías del Fortune 500 con más de 100.000
empleados. Tiene su sede en Morristown (Nueva Jersey. La compañía forma
parte del Índice bursátil Dow Jones.
Ubicación: Morristown, NJ, Estados Unidos
Página web: http://honeywell.com/Pages/Home.aspx
Insertar aquí el logotipo
del líder
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
LÍDERES DE DESARROLLO TECNOLÓGICO
1. Método y sistema de monitoreo de la salud estructural.
2. Manejo, transmisión y captura de circuitos para los sistemas de monitoreo de salud
estructural.
3. Método para la reducción de recursos para el cálculo necesario para determinar
daños en el sistema de gestión de salud estructural.
4. Sistema de gestión de la salud estructural y método para mejorar la disponibilidad
y la integridad del sistema de gestión de la salud estructural.
University of South Carolina
La Universidad de Carolina del Sur (University of South Carolina) es una
universidad pública ubicada en Columbia (Carolina del Sur), Estados Unidos
de América. Pertenece al Sistema de la Universidad de Carolina del Sur,
junto con otras siete universidades públicas del estado.
Ubicación: Columbia, Estados Unidos
Página web: www.sc.edu/
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
1. Análisis del sistema de vigilancia de la salud estructural y el uso de la perspectiva
(tararea) de los usuarios hacia los beneficios de la misión mediante análisis de
regresión.
2. Control de vuelo basado en la condición para los helicópteros: Una extensión para
el mantenimiento basado en la condición.
3. Diseño de medidas de información mutua avanzada tiempo-frecuencia para el
diagnóstico de la industria aeroespacial y pronósticos.
4. Mejoras de la integridad de compuestos a través del monitoreo de salud
estructural.
LÍDERES EN PUBLICACIONES CIENTÍFICAS
University of Illinois at Chicago
Es una de las principales universidades de investigación en la ciudad de
Chicago, financiada por el estado, la UIC ofrece programas de educación
superior. Es la universidad más grande en el área de Chicago, con más de
27,580 estudiantes y 15 facultades. El 61% de los estudiantes están inscritos
en programas de pregrado y 39 % en programas de posgrado.
Ubicación: Chicago, Estados unidos
Página web: www.uic.edu/uic/index.shtml
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
1. Detección de fallos de la caja de cambio Split usando sensores de emisiones y vibraciones
acústicas.
2. Análisis de documentos discriminante para pronósticos de vibración del rotor del
helicóptero.
3. Un nuevo marco de minería de datos de configuración impulsada por los sistemas de
monitoreo de salud y su uso.
4. Desarrollo y validación herramientas de diagnóstico de rodamiento y pronóstico utilizando
indicadores de condición HUMS.
LÍDERES EN PUBLICACIONES CIENTÍFICAS
Naval Air Systems Command
The Naval Air Systems Command (CNSA) proporciona apoyo material para
sistemas de las aeronaves y de armas en el aire de la Marina de los Estados
Unidos. NAVAIR fue fundada en 1966 como el sucesor de la Oficina de la
Marina de Armas Navales.
Ubicación: Maryland, Estados Unidos
Página web: www.navair.navy.mil/
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
1. Sistema web de supervisión basado en el uso de la fatiga para Bell-Boeing V-22.
2. Sensores inalámbricos de captación de energía para el seguimiento de daños en
helicópteros.
3. Aeronaves de ala rotativa, desarrollo de algoritmos de reconocimiento de maniobra y el
enfoque de validación.
4. Sistema de sensores de par magneto-elástico HUMS para el sistema de propulsión y
aplicaciones de control de helicópteros.
LÍDERES EN PUBLICACIONES CIENTÍFICAS
Wright-Patterson Air Force Base
La Fuerza Aérea tiene tres competencias básicas: desarrollo de aviadores,
tecnología y conducción de la guerra, y la integración de las operaciones.
Estas competencias básicas hacen que tenga seis capacidades distintivas :
superioridad del aire y del espacio, ataque global, movilidad global rápida,
compromiso de precisión, superioridad de la información y soporte de
combate ágil.
Ubicación: Ohio, Estados Unidos
Página Web: www.wpafb.af.mil
TECNOLOGÍAS QUE IMPLEMENTA //
1. Optimización de la instalación de sensores para sistemas SHM bajo incertidumbre.
2. Herramientas de evaluación de valor de estrategias de sistemas híbridos NDE-SHM
(Non-Destructive Evaluation/Structural Health Monitoring).
3. Detección de daño por rompimiento de fatiga de la superficie en una estructura
compleja de la aeronave con ondas superficiales Rayleigh.
4. Diagnóstico de las iteraciones de la herramienta durante el remachado en el
fuselaje de aluminio de los aviones.
LÍDERES EN PUBLICACIONES CIENTÍFICAS
En el área de monitoreo de la salud estructural de aeronaves se evidencia una tendencia al
aumento en la publicación de artículos científicos y en el registro de patentes, lo que
evidencia un interés de las empresas del sector aeronáutico y universidades por la
investigación y desarrollo tecnológico en el tema.
• Boeing, líder en el registro de patentes: La compañía Boing registra el mayor
número de patentes relacionados con los temas de SHM, con un total de 187
patentes, registradas desde el año 2000.
• University of South Carolina, líder en publicaciones: La Universidad de
Carolina del Sur presenta el mayor registro de publicaciones en el área, con un
total de 23 registros, desde el año 2000.
• Tendencias en publicaiones científicas: Las tendencias marcadas en
investigación en el área se enfocan en el monitoreo, análisis estructural y en el
estudio de las nuevas tecnologías y software aplicado al SHM.
• Tendencias en desarrollo tecnológico: Las tendencias en el tema son el
procesamiento de señales para el monitoreo, componentes estructurales y
materiales utilizados en el proceso de construcción de las aeronaves.
ANEXOS ARTÍCULOS
TÍTULO AUTORES AÑO AFILIACIÓN PAÍS
Implementation of sensor-embedded main
wing model of ultra light airplane for health
and usage monitoring system (HUMS) test-bed
Song, J.-H. Yang, J.-W. Rim,
M.-S. Kim, Y.-Y. Kim, I.-H.
Park, H. Seok, J.-N. Kim, C.-
G. Lee, Y.-C. Choi, S.-W.
Lee, J.-Y.
2012
Korea Aerospace Research Institute
Hanyang University COREA DEL SUR
Preliminary studies on health and usage
monitoring system architecture for the NH-90
rotrcraft platform - Further developments
Parekh, D.K., Sinha, A.K. 2007 Royal Melbourne Institute of Technology AUSTRALIA
Design of a novel intelligent data management
tool for health and usage monitoring systems -
Design requirements
Parekh, D.K., Sinha, A.K. 2008 Royal Melbourne Institute of Technology AUSTRALIA
Architecture for a light helicopter HUMSBechhoefer, E., Augustin,
M., Kingsley, M.2012 Sikorsky Aircraft Corporation ESTADOS UNIDOS
Helicopter structural life modeling: Flight
regime and gross weight estimation
Bechhoefer, E., Augustin,
M., Kingsley, M.2007
Intelligent Automation Corp, U.S. Army
AMCOM, Sikorsky Aircraft CorporationESTADOS UNIDOS
Investigation of current methods to identify
helicopter gear health
Dempsey, P.J., Lewicki,
D.G., Le, D.D.2007
NASA Glenn Research Center, U.S. Army
Research Laboratory, Federal Aviation
Administration,
ESTADOS UNIDOS
Military airworthiness for CBM and HUMS:
Processes, policies, qualification standards,
and testing for US Army rotorcraft propulsion
systems
Rickmeyer, T., Wade, D. 2013 US Army ESTADOS UNIDOS
Rotor system diagnostics and HUMS extensions
for affordable CBMAzzam, H., Knight, P. 2008 GE Aviation, Digital Systems (Southampton) REINO UNIDO
ANEXOS PATENTES
NÚMERO DE
PUBLICACIÓNTÍTULO
AÑO DE
PUBLICACIÓN
AÑO DE
RADICACIÓNSOLICITANTE
US7379845Structure health monitoring
system and method2008 2001 HONEYWELL INT INC
US20140100832
METHODS AND SYSTEMS FOR
STRUCTURAL HEALTH
MONITORING
2014 2012 BOEING CO
US20060169046
Drive, transmit & receive
circuit for structural health
monitoring systems
2006 2005 HONEYWELL INT INC
US20120232807
CONTINUOUS FLOW
STRUCTURAL HEALTH
MONITORING SYSTEM AND
METHOD
2008 2011STRUCTURAL MONITORING
SYSTEMS LTD
US8412470Change mapping for structural
health monitoring2013 2008 BOEING CO
US8930042Mobilized sensor network for
structural health monitoring2015 2008
BOEING CO
US7719416
Energy harvesting, wireless
structural health monitoring
system
2010 2005 MICROSTRAIN INC
US7937248
Virtual time reversal acoustics
for structural health
monitoring
2011 2007BOEING CO
REFERENCIAS
• AcclaimIP (2015). Disponible en: http://www.acclaimip.com/
• Airbus (2015). Disponible en: www.airbus.com/
• BAE Systems (2015). Disponible en: www.baesystems.com
• Boeing (2015). Disponible en: www.boeing.com
• Honeywell (2015). Disponible en: http://honeywell.com/Pages/Home.aspx
• Kraft, M., & White, N. M. (Eds.). (2013). MEMS for automotive and aerospace applications.
Elsevier.
• Naval Air Systems Command (2015). Disponible en: www.navair.navy.mil/
• Scopus (2015). Disponible en: www.scopus.com.
• University of Illinois at Chicago (2015). Disponible en: www.uic.edu/uic/index.shtml
• University of South Carolina (2015). Disponible en: www.sc.edu/
• Wikipedia (2015). Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada
• Wright-Patterson AFB (2015). Disponible en: www.wpafb.af.mil
En este capítulo se identifican retos y
oportunidades para esta área de interés,
considerando aspectos como capacidad requerida,
tiempo (corto, mediano y largo plazo), mercado
potencial, entre otros. Se realiza la identificación
de la situación actual de Medellín desde sus
empresas y grupos de investigación, con el fin de
revisar qué hacer para afrontar estas dinámicas.
OPORTUNIDADES
1.
2.
Desarrollo de instrumentación para monitorización de daños.
Monitorización de cargas y validación de modelos de cálculo estructural.
3. Desarrollo de software y algoritmos para el procesamiento de señales.
4. Integración de sensores en estructuras.
5. Gestión del mantenimiento basado en la información recopilada durante el monitoreo.
6. Certificación y pruebas de estructuras.
DESARROLLO DE INSTRUMENTACIÓN PARA
MONITORIZACIÓN DE DAÑOS1.
Desarrollo de nuevos instrumentos para detectar daños en las aeronaves, cambios en las propiedades
de la estructura, interpretación de las señales o de los datos enviados por los sistemas de los aviones,
para reducir los intervalos de mantenimientos programados y detectar a tiempo problemas
importantes.
CAPACIDADES REQUERIDAS
• Fuentes de financiación para
investigaciones en el área y
desarrollo de proyectos.
• Ingenieros formados en las áreas
de: telecomunicaciones, civil,
mecánica, aeronáutica,
materiales, nanotecnología,
software o sistemas.
• Personal calificado formado en
área de física.
• Laboratorios de óptica y
fotoeléctronica.
• Laboratorio en física del estado
solido.
• Laboratorio de materiales.
TIEMPO AL MERCADO JUGADORES ACTUALES
INDUSTRIA
• Inter-telco S.A.S.
• AVIOINGENIERIA SAS.
• NATIONAL INSTRUMENTS
Colombia S.A.S.
ACADEMIA
• Universidad Nacional- Medellín.
• Universidad del Valle.
• Universidad Eafit.
• Ésta oportunidad se estima
que estará en el mercado en
el ámbito local a corto plazo.
¿CÓMO ESTÁ MEDELLÍN?
• UPB en colaboración con la UPM e
Indra - Desarrollo de sistema de
monitoreo para palas de
aerogeneradores.
• UPB, UPM y Boeing - Desarrollo de un
sistema de cargas y detección de daños
en aeronaves no tripuladas.
• UPB, UPM y Consorcio Europeo –
Implementación de sistema de
monitoreo y detección de formas en
estructuras aeronáuticas inteligentes.
• UPB, EIA, Ecovias – Desarrollo e
implementación de un sistema de
monitoreo embebido en vigas de
concreto.
• Universidad Eafit – Sistemas de
monitoreo estructural basados en
extensometría.
BARRERAS POTENCIALES
DESARROLLO DE INSTRUMENTACIÓN PARA
MONITORIZACIÓN DE DAÑOS
1.
Desarrollo de nuevos instrumentos para detectar daños en las aeronaves, cambios en las propiedades de la estructura,
interpretación de las señales o de los datos enviados por los sistemas de los aviones, para reducir los intervalos de
mantenimientos programados y detectar a tiempo problemas importantes.
• Altos costos de los equipos.
• Carencia de fuentes de financiación.
• Limitaciones de aplicabilidad en
aeronaves comerciales, dadas las
certificaciones requeridas.
MONITORIZACIÓN DE CARGAS Y VALIDACIÓN
DE MODELOS DE CALCULO ESTRUCTURAL
2.
CAPACIDADES REQUERIDAS
• Fuentes de financiación para
investigaciones en el área y
desarrollo de proyectos.
• Ingenieros formados en las
áreas de: civil, mecánica y
aeronáutica.
• Laboratorios para ensayos
estructurales.
• Profesionales formados en
simulación por elementos
finitos y calculo estructural.
TIEMPO AL MERCADO JUGADORES ACTUALES
• La inserción de esta
oportunidad en el mercado
se espera que se de a corto
plazo.
INDUSTRIA
• AVIOINGENIERIA SAS.
• SENER – Colombia.
ACADEMIA
• Universidad Nacional - Medellín.
• Universidad del Valle.
• Universidad Eafit.
• Universidad Pontificia Bolivariana.
Aplicación de la ingeniería para determinar la vida de los componentes de las aeronaves sometidos a diferentes
cargas y su comportamiento.
Se pueden detectar discontinuidades relacionadas con la fabricación de las aeronaves y la degradación por el uso en el
tiempo y los daños causados por las reparaciones.
¿CÓMO ESTÁ MEDELLÍN?
• Eafit – Monitorización de cargas del
edificio Space.
• UPB – Monitorización de cargas en
aeronaves de Asocaña, con fines de
certificación ante la Aeronáutica
Civil.
• UPB e EIA – Validación de modelo de
calculo estructural de viga de
concreto mediante sensores
fotónicos.
BARRERAS POTENCIALES
MONITORIZACIÓN DE CARGAS Y VALIDACIÓN DE
MODELOS DE CALCULO ESTRUCTURAL
2.
Aplicación de la ingeniería para determinar la vida de los componentes de las aeronaves sometidos a diferentes
cargas y su comportamiento.
Se pueden detectar discontinuidades relacionadas con la fabricación de las aeronaves y la degradación por el uso en el
tiempo y los daños causados por las reparaciones.
• Altos costos de los equipos.
• Carencia de fuentes de financiación.
• Limitaciones de aplicabilidad en
aeronaves comerciales, dadas las
certificaciones requeridas.
DESARROLLO DE SOFTWARE Y ALGORITMOS PARA EL
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
3.
Software para la obtención rápida y efectiva de datos para detectar daños estructurales en los aviones. El software o los
algoritmos entregan datos necesarios para que el usuario pueda visualizar, medir y analizar fácilmente la información
arrojada por la medición obtenida de las herramientas o sensores.
Mediante el software se puede relacionar los parámetro medidos con el daño real presentado por el componente, lo cual
incrementa la calidad y la seguridad.
CAPACIDADES REQUERIDAS
• Personal formado en las
siguientes ingenierías:
software, aeronáutica,
mecánica y civil.
• Profesionales formados en las
áreas de: matemática y
estadística.
• Laboratorio de pruebas.
• Lenguajes de programación.
TIEMPO AL MERCADO JUGADORES ACTUALES
• Se estima que la
incorporación de esta
oportunidad en el mercado
local sea a corto plazo.
INDUSTRIA
• Inter-telco.
• Telsat Aeroespacial.
• Nediar.
• EDASIM.
• Dream House.
• Netux.
ACADEMIA
• Universidad Pontificia Bolivariana.
• Universidad Eafit.
GOBIERNO/ENTE REGULATORIO
• Aeronáutica Civil.
¿CÓMO ESTÁ MEDELLÍN?
• UPB – Algoritmos de clusterización y
detección de daño basado en el
reconocimiento de patrones.
• Inter-telco –Software para calificar
el desempeño de las tareas de
mantenimiento de una aeronave o
cualquier tipo de vehículo.
BARRERAS POTENCIALES
3.
• Carencia de fuentes de financiación.
• Limitaciones de aplicabilidad en
aeronaves comerciales.
• Carencia de personal con formación
específica en metodologías de
procesamiento de señales y algoritmos
enfocados en SHM.
• Falta de información experimental
completa que permita validar y
desarrollar el software o los algoritmos.
DESARROLLO DE SOFTWARE Y ALGORITMOS PARA EL
PROCESAMIENTO DE SEÑALESSoftware para la obtención rápida y efectiva de datos para detectar daños estructurales en los aviones. El software o los
algoritmos entregan datos necesarios para que el usuario pueda visualizar, medir y analizar fácilmente la información
arrojada por la medición obtenida de las herramientas o sensores.
Mediante el software se puede relacionar los parámetros medidos con el daño real presentado por el componente, lo cual
incrementa la calidad y la seguridad.
INTEGRACIÓN DE SENSORES EN ESTRUCTURAS 4.
CAPACIDADES REQUERIDAS
• Fuentes de financiación para
investigaciones y ejecución de
proyectos en el área.
• Ingenieros formados en las
siguientes áreas: civil, mecánica,
aeronáutica, electrónica y
telecomunicaciones.
• Profesionales formados en el
área de física.
• Laboratorios de ensayos
estructurales.
• Laboratorios de fabricación de
estructuras.
• Estructuras para probar las
metodologías de integración.
TIEMPO AL MERCADO JUGADORES ACTUALES
• Se estima que la incorporación
de esta oportunidad en el
mercado en la región sea a
corto plazo.
INDUSTRIA
• Inter-telco.
• Grupo Salazar Ferro.
• Intertek.
• Coporación de Alta Tecnología para
la Defensa.
• Procalculo.
ACADEMIA
• Universidad Pontificia Bolivariana.
• Escuela de Ingeniería de Antioquia.
• Universidad Eafit.
• Universidad Nacional.
• Universidad de Antioquia.
• Universidad del Valle.
• Pontificia Universidad Javeriana.
• Universidad de los Andes.
Desarrollo de sensores para monitorear la integridad de la estructura y envió de datos acerca de
temperatura, humedad, viento, entre otros, por medio de la incorporación de este tipo de
dispositivos a las estructuras de las aeronaves, para la detección de daños y cambios en el
sistema. Con este tipo de tecnologías se puede planificar de una manera eficiente la operación de
las aeronaves.
¿CÓMO ESTÁ MEDELLÍN?
• Fuerza aérea CACOM 5 –
Instrumentación de estructuras de
helicópteros.
• UPB en asocio con Asocaña –
Instrumentación de aeronaves para
certificación con la Aeronáutica Civil.
• UPB en asocio de con la Escuela de
Ingenieros de Antioquia se encuentran
realizando pruebas con sensores
integrados a estructuras civiles.
BARRERAS POTENCIALES
INTEGRACIÓN DE SENSORES EN ESTRUCTURAS 4.
Desarrollo de sensores para monitorear la integridad de la estructura y envió de datos acerca de
temperatura, humedad, viento, entre otros, por medio de la incorporación de este tipo de
dispositivos a las estructuras de las aeronaves, para la detección de daños y cambios en el
sistema. Con este tipo de tecnologías se puede planificar de una manera eficiente la operación de
las aeronaves.
• Alta complejidad de los procesos.
• Carencia de fuentes de financiación.
• Limitaciones de aplicabilidad en
aeronaves comerciales, dadas las
certificaciones requeridas.
• Dificultades en el trabajo conjunto
entre universidad, empresa, estado.
GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO BASADO EN LA
INFORMACIÓN RECOPILADA DURANTE EL MONITOREO
5.
Aplicación de la ingeniería aeronáutica para determinar la vida de los componentes de las aeronaves sometidos
a diferentes cargas y su comportamiento.
Por medio de la gestión del mantenimiento se pueden detectar discontinuidades relacionadas con la fabricación
de las aeronaves, la degradación por el uso en el tiempo y los daños causados por las reparaciones.
CAPACIDADES REQUERIDAS
• Fuentes de financiación para
investigaciones en el área.
• Ingenieros formados en: civil,
mecánica y aeronáutica.
• Técnicos de mantenimiento.
• Instalaciones para realizar los
mantenimientos.
TIEMPO AL MERCADO JUGADORES ACTUALES
• Se estima que el tiempo para la
incorporación en el mercado
local de esta oportunidad sea a
mediano plazo.
INDUSTRIA
• D´Marco Aéreo S.A.S.
• Global Rotor.
GOBIERNO/ENTE REGULADOR
• Fuerza Aérea Colombiana.
¿CÓMO ESTÁ MEDELLÍN?
• No hay evidencia de desarrollos en
el área en la ciudad.
BARRERAS POTENCIALES
GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO BASADO EN LA
INFORMACIÓN RECOPILADA DURANTE EL MONITOREO
5.
Aplicación de la ingeniería aeronáutica para determinar la vida de los componentes de las aeronaves sometidos a
diferentes cargas y su comportamiento.
Por medio de la gestión del mantenimiento se pueden detectar discontinuidades relacionadas con la fabricación de las
aeronaves, la degradación por el uso en el tiempo y los daños causados por las reparaciones.
• Carencia de actores para la gestión
del mantenimiento.
• Dificultades para realizar los
procedimientos con las aeronaves
comerciales (legislación).
• Falta probar las tecnologías
existentes en aplicaciones reales.
CERTIFICACIÓN Y PRUEBAS DE ESTRUCTURAS 6.
Los productos y servicios aeronáuticos que se quieran explotar y vender en el territorio Colombiano deben contar
con la certificación y aprobación de las entidades regulatorias del sector aeronáutico.
Las pruebas realizadas a las estructuras de las aeronaves hechas por un entidad certificadora pueden ayudar a los
distribuidores y entidades del sector a certificar sus productos y servicios para la operación en Colombia.
CAPACIDADES REQUERIDAS
• Fuentes de financiación para
investigaciones y desarrollo de
proyectos en el área.
• Personal formado en las siguientes
ingenierías: civil, mecánica,
aeronáutica y estructural.
• Laboratorios de ensayos
estructurales.
• Laboratorios de ensayos
mecánicos.
• Laboratorio para realizar pruebas
de certificación.
TIEMPO AL MERCADO JUGADORES ACTUALES
• Se estima que el tiempo al
mercado para la certificación y
pruebas a las estructuras en la
región sea de mediano plazo.
INDUSTRIA
• SENER – Colombia.
• Compoestructuras.
• Orientech.
¿CÓMO ESTÁ MEDELLÍN?
• Compoestructuras y Orientech, fueron
certificados por la Fuerza Aérea
Colombiana el 27 de noviembre de 2014
con la certificación de calificación
aeronáutica CCA.
BARRERAS POTENCIALES
CERTIFICACIÓN Y PRUEBAS DE ESTRUCTURAS 6.
• Altos costos de la infraestructura
necesaria para las pruebas.
• Certificaciones por parte las
entidades regulatorias.
• Falta de personal capacitado en
ensayos mecánicos, estructuras,
legislación aeronáutica.
• Carencias de normas regulatorias o
legislación para la certificación de
los componentes aeronáuticos
civiles.
Los productos y servicios aeronáuticos que se quieran explotar y vender en el territorio Colombiano deben contar
con la certificación y aprobación de las entidades regulatorias del sector aeronáutico.
Las pruebas realizadas a las estructuras de las aeronaves hechas por un entidad certificadora pueden ayudar a los
distribuidores y entidades del sector a certificar sus productos y servicios para la operación en Colombia.
Fuente: Nagji y Tuff (2012) y
Terwiesch y Ulrich (2008).
Corto plazo
Tiempo al mercado:
Mediano plazo
Largo plazo
INCREMENTAL NUEVOEXISTENTE
AD
YACEN
TE
NU
EVO
EXIS
TEN
TE
¿Cómo GANAR? (PRODUCTO/SERVICIO)
¿Dónde j
ugar?
(m
erc
ado)
TRANSFORMACIONAL:
desarrollo de avances e
inventos para mercados
no existentes.
ADYACENTE:
expansión de negocios
existentes a nuevos
negocios.
OPTIMIZACIÓN:
optimización de productos
existentes para clientes
existentes.
2
5
3
1. Instrumentación.
2. Monitorización.
3. Software y
algoritmos.
4. Sensores.
5. Gestión del
mantenimiento.
6. Certificación y
pruebas.
MATRIZ DE OPORTUNIDADGrado de novedad para las oportunidades identificadas en Medellín y tiempo al mercado esperado para cada una de acuerdo al tipo de producto
o servicio a ofrecer. Las franjas externas hacen referencia a los productos más innovadores y a la atención de mercados nuevos o desatendidos.
4 1
6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. La ciudad cuenta con una capacidad técnica suficiente que permita alcanzar desarrollos
en la temática objeto de estudio a corto/mediano plazo. Sin embargo, re recomienda
promover el desarrollo de proyectos en las áreas que involucran las oportunidades para
el sector.
2. Es posible ampliar la oferta a otras áreas como la ingeniería civil y estructural. Se
recomienda explorar la aplicación de las metodologías desarrolladas en la industria
aeronáutica en otros ámbitos de la ingeniería
3. Incentivar el desarrollo, fabricación, certificación de componentes aeronáuticos. Para
esto, debe existir un compromiso de la UAEAC con el fin de certificar dichos
componentes.
4. Se debe impulsar la industria aeronáutica nacional enfocando el uso de personal técnico
calificado de alto nivel.
5. Fortalecer la industria aeronáutica Colombiana para fabricar las estructuras y aeronaves
donde se puedan poner en marcha las oportunidades descritas en este ejercicio
6. Realizar pruebas en componentes reales en operación para validación de modelos
teóricos y probados a escala de laboratorio.
7. Se debe generar conciencia entre las autoridades aeronáuticas colombianas sobre la
importancia de incursionar en proyectos de investigación relacionados con el ámbito
aeronáutico que permitan generar industria.
EXPERTOS CONSULTADOS
• Julián Sierra Pérez
Docente-Investigador Grupo GIIA
Coordinador Grupo de Investigación en Ingeniería Aeroespacial
Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín
• Jorge Iván García
Director de la Facultad de Ingeniería Aeronáutica de la Universidad pontificia bolivariana, MEng.
Ingeniería Aeronáutica y MSc. Thermal Power (Gas Turbine Technology).
• Alán Bustamante Gómez
Optimoldes S.A.S.
REFERENCIAS
• La Fuerza Aérea Colombiana certificará los primeros productos nacionales para el sector
defensa(2014). Sitio web: defensa.com, disponible en:
http://www.defensa.com/index.php?option=com_content&view=article&id=14014:la-fuerza-aerea-
colombiana-certificara-los-primeros-productos-nacionales-para-el-sector-
defensa&catid=55:latinoamerica&Itemid=163%20Certificaciones%20de%20la%20fuerza%20a%C3%A9rea
• Feria Aeronáutica Internacional Rionegro – Antioquia (2015). Sitio web: F-AIR COLOMBIA, disponible
en: http://f-aircolombia.com.co/
