ES2836726T3 - Sistema de detección de sobrecalentamiento - Google Patents

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Garcia José Perez
Vazquez Carlos Bueno
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Abstract

Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) que comprende: un controlador (1) configurado para declarar el sobrecalentamiento, y dos conexiones por cableado (2) que discurren por la misma trayectoria a lo largo de un sistema monitorizado (10), estando conectada cada conexión por cableado (2) en un bucle independiente con el controlador (1), en el que cada conexión por cableado (2) está configurada para reaccionar ante un sobrecalentamiento en el sistema monitorizado (10), y el controlador (1) está configurado para: - determinar un estado eléctrico de cada conexión por cableado (2), al menos entre operativo e inoperativo, correspondiendo el estado inoperativo a una anomalía eléctrica de la misma, - conectar o desconectar eléctricamente las conexiones por cableado (2) dependiendo del estado eléctrico de las mismas, de modo que: - en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en 15 estado operativo, ambas conexiones por cableado (2) se mantienen conectadas, - en caso de que el controlador (1) determine que solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo, se desconecta la conexión por cableado (2) en estado inoperativo, - en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo, ambas conexiones por cableado (2) se mantienen conectadas, - declarar un sobrecalentamiento en uno de los siguientes casos: - cuando el controlador (1) detecta que ambas conexiones por cableado (2) están en estado operativo y ambas conexiones por cableado (2) reaccionan ante tal sobrecalentamiento, - cuando el controlador (1) detecta que solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo y la única conexión por cableado operativa (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento, - cuando el controlador (1) detecta que ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo, y al menos una de tales conexiones por cableado inoperativas (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de detección de sobrecalentamiento
Campo técnico de la invención
La presente invención pertenece al campo de los sistemas neumáticos de distribución de aire, y en particular, pertenece al campo de los sistemas de detección de sobrecalentamiento para declarar sobrecalentamientos ambientales en las proximidades de los sistemas neumáticos de distribución de aire.
En particular, tal declaración de sobrecalentamiento, realizada por el sistema de detección de sobrecalentamiento de la invención, tiene en cuenta la robustez eléctrica de sus componentes in situ, con el fin de caracterizar su capacidad para servir para el fin previsto.
Antecedentes de la invención
Los sistemas de detección de sobrecalentamiento (OHDS) forman parte de la arquitectura básica de una aeronave y se usan comúnmente en las proximidades de los sistemas neumáticos de distribución de aire con el fin de detectar eventos de fugas de aire, denominados “sobrecalentamientos”. Cuando tiene lugar uno de estos eventos, el aire a alta presión y alta temperatura tomado, por ejemplo, de los motores de la aeronave, se fuga de los conductos destinados a transportar este aire. Estos acontecimientos de fuga suponen un riesgo para el correcto rendimiento de las operaciones en vuelo y, por tanto, deben detectarse de manera rápida y eficaz.
El documento US6326598B1 da a conocer un módulo de localización de eventos de sobrecalentamiento para su uso con un sistema de detección de sobrecalentamiento existente en una aeronave. El módulo está conectado de manera no intrusiva al sistema de detección de sobrecalentamiento, pero detecta corrientes en el sistema. El módulo, por medio de las corrientes detectadas puede distinguir eventos de sobrecalentamiento auténticos de eventos falsos (creados normalmente en un modo de prueba) y las condiciones normales sin sobrecalentamiento. Este módulo puede responder a la aparición de un evento de sobrecalentamiento midiendo las corrientes en el bucle del cable de detección, usando luego las corrientes medidas para producir una estimación de la posición en el bucle en el que se ha producido el evento de sobrecalentamiento. El módulo registra tanto el hecho del evento como su ubicación, de manera que se facilitan las acciones posteriores de mantenimiento.
El documento US5294909 da a conocer un sensor resistivo alargado útil como elemento de un sistema neumático de detección y localización de fallas del colector.
Tal como se conoce bien en el estado de la técnica, la arquitectura clásica de los sistemas de detección de sobrecalentamiento (OHDS) comprende una pluralidad de conexiones de detección cableadas configuradas para reaccionar ante el sobrecalentamiento, estando conectadas dichas conexiones a un controlador que forma bucles cerrados independientes. La estructura de estas conexiones de detección cableadas consiste normalmente en una vaina exterior que contiene una sal eutéctica que rodea a un cable central.
En ocasiones, este bucle puede ser individual o doble, con el fin de mejorar la robustez y la fiabilidad frente a posibles fallas de integridad, que pueden dar como resultado diversos estados de bucle eléctrico. Algunos de estos estados eléctricos podrían evitar que un bucle individual detecte eventos de sobrecalentamiento de manera apropiada.
El cambio en estos estados eléctricos puede ser el resultado de las condiciones de rendimiento a las que se exponen los bucles (por ejemplo vibración durante el funcionamiento). Estos estados eléctricos diferentes son los siguientes:
- Normal: en un estado normal, no hay anomalías. Por tanto, un sobrecalentamiento daría como resultado la fusión de la sal eutéctica, convirtiéndola en un compuesto líquido que crearía una trayectoria eléctrica entre el cable central y la vaina exterior, reduciendo de ese modo la impedancia de la conexión por cableado en su conjunto.
- Corto: debido a la vibración, el cable central podría establecer contacto directo con la vaina exterior, provocando de ese modo una rápida disminución de la impedancia de la conexión por cableado, lo suficientemente rápido como para no considerarse un sobrecalentamiento en una situación de estado eléctrico normal.
- Abierto: en un estado “abierto”, la conexión por cableado comprende una anomalía eléctrica. Normalmente, la impedancia del cable central es mayor que un umbral predeterminado. Esto puede deberse, por ejemplo, a una discontinuidad.
Este estado eléctrico particular presenta algunos inconvenientes. En una configuración de doble bucle, en caso de que un bucle de detección se abra justo en una ubicación a lo largo del circuito, se garantizaría la continuidad eléctrica ya que ambos lados de esa conexión por cableado todavía estarían conectados al controlador, permitiendo de ese modo la detección de sobrecalentamiento.
Sin embargo, en caso de que de múltiples ubicaciones de anomalía eléctrica (es decir, abiertas) en el mismo bucle, la sección entre los circuitos abiertos ya no podría detectar el sobrecalentamiento independientemente de si se trata de una configuración de bucle individual o doble.
Se conoce bien en la práctica actual que las arquitecturas más sencillas realizan una sola comprobación durante las operaciones de encendido para comprobar cualquier problema de integridad, tal como un bucle abierto. Sin embargo, si un bucle sufre alguna falla en vuelo, no se detectaría. Por tanto, el sistema podría no reaccionar y reconfigurarse de manera apropiada. Por tanto, si uno de los bucles se abre en más de una ubicación, se perdería la capacidad de detección en la sección entre dos ubicaciones abiertas consecutivas sin ninguna alerta para la tripulación (véase, por ejemplo, el esquema de la figura 3d).
Para superar este problema, los sistemas más avanzados implementan comprobaciones continuas para determinar la integridad del bucle eléctrico. En caso de que un bucle se considere un circuito abierto, se activa una alerta y el sistema de detección ya no tendrá en cuenta las señales del bucle afectado, basándose completamente en el bucle en buen estado restante. Sin embargo, en caso de un circuito abierto en ambos bucles, se perdería la capacidad de detección de sobrecalentamiento. Cabe señalar que, mientras permanezca abierto, se envía de manera repetida una alerta de abierto.
Además, en estos sistemas avanzados, se activarán muchas falsas alertas de abierto debido, por ejemplo, a aperturas temporales provocadas por vibraciones. Estas anomalías eléctricas temporales, tales como los estados “abiertos” se acentúan en aeronáutica dado que las aeronaves están sometidas en gran medida a vibración inducida o bien por turbulencia del aire o bien por la rotación del motor per se.
Como resultado, la lógica de alerta debe separarse de la lógica de reconfiguración para garantizar la fiabilidad de las declaraciones de sobrecalentamiento. Además, en vista de los posibles efectos de estos estados eléctricos de las conexiones de detección cableadas, y las soluciones encontradas en el estado de la técnica, es necesario dotar a los sistemas de detección de sobrecalentamiento de capacidades dinámicas de comprobación de la integridad eléctrica, así como de capacidades dinámicas de reconfiguración con el fin de dotar al sistema de mayor disponibilidad.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona una solución para los problemas mencionados anteriormente, mediante un sistema de detección de sobrecalentamiento según la reivindicación 1, un sistema neumático de distribución de aire según la reivindicación 14 y un método para declarar un sobrecalentamiento según la reivindicación 15. En las reivindicaciones dependientes, se definen realizaciones preferidas de la invención.
En un primer aspecto inventivo, la invención proporciona un sistema de detección de sobrecalentamiento que comprende:
- un controlador configurado para declarar el sobrecalentamiento, y
- dos conexiones por cableado que discurren por la misma trayectoria a lo largo de un sistema monitorizado, estando conectada cada conexión por cableado en un bucle independiente con el controlador,
en el que cada conexión por cableado está configurada para reaccionar ante un sobrecalentamiento en el sistema monitorizado, y el controlador está configurado para:
- determinar un estado eléctrico de cada conexión por cableado al menos entre operativo e inoperativo, correspondiendo el estado inoperativo a una anomalía eléctrica de la misma,
- conectar o desconectar eléctricamente las conexiones por cableado dependiendo del estado eléctrico de las mismas, de modo que:
• en caso de que el controlador determine que ambas conexiones por cableado están en estado operativo, ambas conexiones por cableado se mantienen conectadas;
• en caso de que el controlador determine que solo una conexión por cableado está en estado inoperativo, se desconecta la conexión por cableado en estado inoperativo;
• en caso de que el controlador determine que ambas conexiones por cableado están en estado inoperativo, ambas conexiones por cableado se mantienen conectadas;
- declarar un sobrecalentamiento en uno de los siguientes casos:
• cuando el controlador determina que ambas conexiones por cableado están en estado operativo y ambas conexiones por cableado reaccionan ante tal sobrecalentamiento,
• cuando el controlador determina que solo una conexión por cableado está en estado inoperativo y la única conexión por cableado operativa reacciona ante tal sobrecalentamiento,
• cuando el controlador determina que ambas conexiones por cableado están en estado inoperativo, y al menos una de tales conexiones por cableado inoperativas reacciona ante tal sobrecalentamiento.
Tal como se ha comentado brevemente, un “sobrecalentamiento” normalmente procede de una fuga de aire caliente en el sistema monitorizado, en el que tal aire caliente originalmente estaba alojado o canalizado en el mismo.
A lo largo de todo este documento, “conexión por cableado” se entenderá como una conexión eléctrica destinada a cerrar un bucle independiente dentro de un controlador. En particular, la conexión por cableado según la invención está configurada para cambiar sus propiedades inherentes en respuesta a un sobrecalentamiento; es decir, la conexión por cableado está configurada para reaccionar ante tal sobrecalentamiento. Por tanto, “conexión por cableado” puede ser equivalente a “conexión de detección por cableado” debido a su capacidad para reaccionar ante el sobrecalentamiento.
Un modo particular en el que el cableado eléctrico reacciona ante tal sobrecalentamiento es modificando la continuidad eléctrica proporcionada, que se produce por el cambio en sus propiedades inherentes.
Por tanto, basándose en dicho cambio en las propiedades inherentes de la conexión por cableado ante la acción del sobrecalentamiento, el controlador está configurado para discernir si una señal eléctrica (“entrada") recibida en ese bucle independiente se refiere a una detección de sobrecalentamiento en tal conexión por cableado. Preferiblemente, el controlador está configurado para detectar cualquier modificación de la continuidad eléctrica de una conexión por cableado provocada por sobrecalentamiento.
Además, el controlador está configurado para determinar el estado eléctrico de cada conexión por cableado. Si existe una anomalía eléctrica en cualquier punto a lo largo de una conexión por cableado particular, el controlador determina que el estado eléctrico de tal conexión por cableado es inoperativo. Una anomalía eléctrica se entenderá como cualquier desviación del comportamiento eléctrico esperado de la conexión por cableado.
Cabe señalar que, en ausencia de tal anomalía eléctrica, el controlador determina que el estado eléctrico de tal conexión por cableado es operativo.
Por tanto, la conexión por cableado debe entenderse como un elemento pasivo sujeto a modificación en las condiciones de funcionamiento, mientras que el controlador es responsable de conferir el estado eléctrico apropiado mediante su acto de determinación.
Además, cabe señalar que las dos conexiones por cableado deben instalarse en el sistema monitorizado de tal manera que se adapten a su monitorización. Esa monitorización se basa en una reacción ante el sobrecalentamiento que tiene lugar en cualquier punto a lo largo de la trayectoria.
Además, el controlador permite la reconfiguración del sistema de detección con el fin de conectar/desconectar eléctricamente conexiones por cableado particulares. Un experto en la técnica reconocería que no sería necesaria una desconexión física adecuada, sino sólo sin tener en cuenta la señal eléctrica recibida de esa conexión por cableado particular definida como desconectada.
Cabe señalar que, no se envía ninguna alerta de estado eléctrico inoperativo durante el funcionamiento del sistema de detección de sobrecalentamiento. En cambio, puede enviarse una alerta sobre la existencia de una conexión por cableado inoperativa sólo posteriormente.
Ventajosamente, el presente sistema aumenta su disponibilidad de funcionamiento en comparación con las soluciones propuestas del estado de la técnica.
En este sentido, aunque ambas conexiones por cableado están en estado inoperativo (careciendo por tanto de su capacidad de detección en las soluciones de la técnica anterior), la presente invención proporciona una solución para basarse en al menos una detección de sobrecalentamiento (mediante sólo una conexión por cableado que reacciona ante él) para declarar el mismo. Por tanto, se reduce drásticamente la probabilidad de que una conexión por cableado con múltiples anomalías eléctricas en diferentes puntos (que es inoperativa) deshabilite la capacidad de detección de sobrecalentamiento.
En esta última situación de declaración de sobrecalentamiento, haciendo un símil con compuertas lógicas, se revertirán los criterios de declaración de sobrecalentamiento a una compuerta “O”, en la que una reacción de cualquier conexión por cableado puede generar una declaración de sobrecalentamiento.
En una realización preferida, cada conexión por cableado está configurada para reaccionar ante un sobrecalentamiento en el sistema monitorizado basándose en sus impedancias respectivas, produciendo preferiblemente el sobrecalentamiento una disminución predeterminada de la impedancia de cada conexión por cableado.
En una realización particular, el controlador está configurado para comprobar el estado eléctrico de cada conexión por cableado cada 1 s.
Ventajosamente, se proporciona una monitorización continua de la capacidad de integridad eléctrica del sistema. Por tanto, se permite la reconfiguración dinámica basándose en las condiciones eléctricas in situ de los componentes del sistema de detección de sobrecalentamiento.
Dicho de otro modo, la seguridad de la operación aumenta a través de la monitorización continua, garantizando tanto que el sistema se reconfigura de manera apropiada como también garantizando que una vez que desaparece la anomalía eléctrica, se recupera toda la funcionalidad de ese bucle independiente.
Cabe señalar que, el proceso de comprobación llevado a cabo por el controlador concluirá (si no existe otra condición) con una determinación del estado eléctrico de cada conexión por cableado.
En una realización particular, el controlador determina que la conexión por cableado está en estado inoperativo sólo si la anomalía eléctrica correspondiente dura al menos un primer umbral de tiempo predeterminado, que consiste preferiblemente en algunos segundos.
En esta realización particular, una anomalía eléctrica dentro de una conexión por cableado particular debe permanecer al menos el umbral de tiempo predeterminado con el fin de que el control la determine como inoperativa. Ventajosamente, el presente sistema impide la alerta de un falso estado inoperativo. Por tanto, se aumenta la robustez del sistema.
Debe prestarse especial atención a los sistemas monitorizados afectados por vibraciones de tiempo prolongado o corto, que pueden inducir modificaciones en la continuidad eléctrica de las conexiones por cableado.
En una realización particular, el estado eléctrico de cada conexión por cableado se comprueba al encender el controlador con el fin de determinar un estado eléctrico inicial de cada conexión por cableado en estado o bien operativo o bien inoperativo.
Cabe señalar que, en esta situación, las posibles anomalías eléctricas temporales que pueden estar presentes son muy reducidas, ya que es más favorable que se presenten estas anomalías, ya que las condiciones ambientales térmicas, por vibraciones y eléctricas son benignas y se estabilizan completamente en este momento.
En una realización particular, el controlador determina el estado eléctrico de cada conexión por cableado como inicial solo si este estado dura al menos un segundo umbral de tiempo predeterminado.
Es decir, preferiblemente hay un tiempo de confirmación de algunos segundos para determinar el estado eléctrico de cada conexión por cableado como inicial.
En una realización preferida, el segundo umbral de tiempo predeterminado es mayor que el primer umbral de tiempo predeterminado. Más preferiblemente, el segundo umbral de tiempo predeterminado es aproximadamente de tres a cuatro veces el primer umbral de tiempo predeterminado.
En una realización particular, en caso de que el controlador determine que ambas conexiones por cableado están en estado inoperativo como el estado eléctrico inicial, el controlador desconecta eléctricamente ambas conexiones por cableado, no declarándose un sobrecalentamiento.
En esta situación particular, el sistema de detección de sobrecalentamiento se detiene.
En una realización particular, el estado eléctrico de cada conexión por cableado se comprueba antes de apagar el controlador con el fin de determinar un estado eléctrico final de cada conexión por cableado en estado o bien operativo o bien inoperativo.
Preferiblemente, esta última comprobación se ejecuta poco antes de apagar el controlador, y por tanto es probable que el sistema monitorizado también se apague. Por tanto, no se espera que se produzcan vibraciones ni otras causas de mal funcionamiento eléctrico temporal, siendo el estado eléctrico final más fiable.
Por tanto, la existencia de una conexión por cableado inoperativa permanente se confirma en tierra, en caso de que el sistema de detección de sobrecalentamiento esté montado en una aeronave.
En una realización particular, el controlador está configurado para notificar a una base de datos el estado eléctrico final de cada conexión por cableado determinado antes de apagar el controlador.
En caso de que el sistema de detección de sobrecalentamiento esté montado en una aeronave, la base de datos es preferiblemente un “informe tras el vuelo”, que registra por tanto la robustez (o integridad) eléctrica fiable del sistema con el fin de realizar las tareas de mantenimiento apropiadas.
En una realización particular, el sistema monitorizado a lo largo del cual discurren las conexiones por cableado forma parte de un sistema neumático de distribución de aire.
En una realización preferida, el sistema neumático de distribución de aire está montado en una aeronave.
Por tanto, el controlador del sistema de detección de sobrecalentamiento es el denominado Bleed Monitoring Computer (ordenador de monitorización del sangrado) o “BMC”.
En una realización particular, cada conexión por cableado comprende al menos un medio de detección conectado en el mismo bucle independiente con el controlador, comprendiendo el medio de detección un núcleo conductor, una vaina exterior conductora y sales eutécticas entre ellos.
Estos medios de detección conectados dentro de la conexión por cableado permiten aumentar la precisión de la detección de sobrecalentamiento, ya que los medios de detección son más sensibles, proporcionando de ese modo una reacción más distinguible sobre ellos.
Además, dado que un conjunto de medios de detección están conectados en serie a lo largo del sistema monitorizado, la reacción de un medio de detección particular permite asignar el punto particular en el que ha tenido lugar el sobrecalentamiento.
En una realización particular, el controlador determina un estado inoperativo de la conexión por cableado si el núcleo conductor de al menos uno de sus medios de detección comprende al menos una anomalía eléctrica, tal como una discontinuidad.
En una realización particular, el medio de detección comprende una impedancia por defecto que reacciona ante el sobrecalentamiento disminuyendo. Como resultado, se crea una trayectoria eléctrica entre el núcleo conductor y la vaina exterior conductora del medio de detección.
Dicho de otro modo, el sobrecalentamiento en el sistema monitorizado produce una disminución predeterminada en la impedancia de los medios de detección, creando así una trayectoria eléctrica entre el núcleo conductor y la vaina exterior conductora.
En un segundo aspecto inventivo, la invención proporciona un sistema neumático de distribución de aire que comprende un sistema de detección de sobrecalentamiento según cualquiera de las realizaciones según el primer aspecto inventivo.
Es decir, el sistema neumático de distribución de aire (en su totalidad o en parte) es el sistema que pretende monitorizarse en el primer aspecto inventivo.
En un tercer aspecto inventivo, la invención proporciona una aeronave que comprende un sistema de detección de sobrecalentamiento según cualquiera de las realizaciones del primer aspecto inventivo.
En un cuarto aspecto inventivo, la invención proporciona un método para declarar un sobrecalentamiento, en el que el método comprende:
- proporcionar un sistema de detección de sobrecalentamiento según cualquiera de las realizaciones del primer aspecto inventivo, y
- determinar por parte del controlador el estado eléctrico de cada conexión por cableado al menos entre operativo e inoperativo, de manera que:
o en caso de que el controlador determine que solo una conexión por cableado está en estado inoperativo, el controlador desconecta eléctricamente tal conexión por cableado inoperativa, o
o en caso de que el controlador determine que ambas conexiones por cableado están en el mismo estado eléctrico, ambas conexiones por cableado permanecen conectadas,
en el que el método comprende además declarar un sobrecalentamiento en uno de los siguientes casos:
- cuando ambas conexiones por cableado están en estado operativo, y ambas conexiones por cableado reaccionan ante tal sobrecalentamiento;
- cuando solo una conexión por cableado está en estado inoperativo, y la única conexión por cableado operativa reacciona ante tal sobrecalentamiento; o
- cuando ambas conexiones por cableado están en estado inoperativo, y al menos una de tales conexiones por cableado inoperativas reacciona ante tal sobrecalentamiento.
En un quinto aspecto inventivo, la invención proporciona un aparato de procesamiento de datos que comprende medios para llevar a cabo el método según cualquiera de las realizaciones del cuarto aspecto inventivo.
En un sexto aspecto inventivo, la invención proporciona un programa informático que comprende instrucciones que, cuando el programa se ejecuta por un ordenador, hace que el ordenador lleve a cabo el método según cualquiera de las realizaciones del quinto aspecto inventivo.
En un séptimo aspecto inventivo, la invención proporciona un método para establecer una lógica de detección de un sistema de detección de sobrecalentamiento según cualquiera de las realizaciones del primer aspecto inventivo, en el que el controlador de dicho sistema de detección de sobrecalentamiento está configurado para cambiar la lógica de detección de la siguiente manera:
- en caso de que el controlador determine que ambas conexiones por cableado están en estado operativo, el controlador cambia la lógica de detección a “conjunción” (“Y”), declarándose un sobrecalentamiento sólo si ambas conexiones por cableado reaccionan ante tal sobrecalentamiento;
- en caso de que el controlador determine que solo una conexión por cableado está en estado inoperativo, el controlador desconecta eléctricamente tal conexión por cableado, declarándose un sobrecalentamiento sólo si la conexión por cableado operativa reacciona ante tal sobrecalentamiento;
- en caso de que el controlador determine que ambas conexiones por cableado están en estado inoperativo, el controlador cambia la lógica de detección a “disyunción” (“O”), declarándose un sobrecalentamiento sólo si al menos una conexión por cableado reacciona ante tal sobrecalentamiento.
Todas las características descritas en esta memoria descriptiva (incluyendo las reivindicaciones, la descripción y los dibujos) y/o todas las etapas del método descrito, pueden combinarse en cualquier combinación, con la excepción de combinaciones de tales características y/o etapas mutuamente excluyentes.
Descripción de los dibujos
Estas y otras características y ventajas de la invención se entenderán claramente en vista de la descripción detallada de la invención que se hace evidente a partir de una realización preferida de la invención, facilitada sólo como ejemplo y sin limitarse a ella, con referencia a los dibujos.
Figura 1: Esta figura muestra una disposición esquemática de una realización del sistema de detección de sobrecalentamiento según la invención.
Figura 2: Esta figura muestra una realización particular de una conexión por cableado que comprende diversos medios de detección conectados en la misma.
Figura 3a: Esta figura muestra esquemáticamente el modo en que reacciona una conexión por cableado ante el sobrecalentamiento.
Figuras 3b-3d: Estas figuras muestran diferentes ejemplos de estados eléctricos inoperativos de la conexión por cableado.
Figura 4: Esta figura muestra un diagrama de flujo que describe una realización de un método para declarar sobrecalentamiento según la invención.
Figura 5: Esta figura muestra una vista esquemática de una aeronave que comprende un sistema de detección de sobrecalentamiento según la invención.
Descripción detallada de la invención
Tal como apreciará un experto en la técnica, los aspectos de la presente invención pueden realizarse como un sistema, un método, un aparato de procesamiento de datos o un programa informático.
La figura 1 representa una realización esquemática de un sistema de detección de sobrecalentamiento (10). Tal como puede observarse, el sistema de detección de sobrecalentamiento (10) comprende:
- un controlador (1), y
- dos conexiones por cableado (2) que discurren a lo largo de la misma trayectoria, y que está conectada cada una en un bucle independiente con el controlador (1). Dado que se consideran dos conexiones por cableado (2), esta arquitectura también se conoce como “doble bucle”.
El controlador (1) es un dispositivo electrónico conectado eléctricamente con ambas conexiones por cableado (2) en bucles independientes. En particular, el controlador (1) es el denominado Bleed Monitoring Computer (ordenador de monitorización del sangrado) (“BMC”). Las principales funciones de dicho controlador (1) son las siguientes:
- determinar el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) al menos entre operativo e inoperativo, - conectar/desconectar eléctricamente las conexiones por cableado (2) dependiendo de su estado eléctrico respectivo, y
- declarar un sobrecalentamiento en algunas circunstancias.
Además, las dos conexiones por cableado (2) discurren a lo largo de la misma trayectoria de un sistema monitorizado (10). En particular, dicho sistema monitorizado (10) a lo largo del cual discurren las conexiones por cableado (2) forma parte de un sistema neumático de distribución de aire (10) de una aeronave. Preferiblemente, estas conexiones por cableado (2) cubren las zonas donde se requiere la función de detección de sobrecalentamiento.
Adicionalmente, tal como puede observarse en la figura 1, cada conexión por cableado (2) se divide en:
- un par de arneses de aeronave (4),
- un par de cables de conexión (5), y
- al menos un medio de detección. En caso de que se contemple más de un elemento de detección, la conexión por cableado (2) comprende además cables de interconexión (6) que acoplan un par de elementos de detección entre ellos.
Por tanto, el par de arneses de aeronave (4) y cables de conexión (6) permiten extender el sistema (10) y por tanto alcanzar a zonas remotas que se pretenden monitorizar.
Preferiblemente, esta conexión por cableado (2) permite la detección de sobrecalentamiento basándose en la medición de la impedancia llevada a cabo por el controlador (1). Esta condición se comentará en más detalle al abordar la figura 3.
La figura 2 representa una realización particular de una conexión por cableado (2) que comprende diversos medios de detección conectados en la misma. Tal como puede observarse, la conexión por cableado (2) comprende un cable de interconexión (6) para cada par de medios de detección, acoplándolos de ese modo de manera mecánica y eléctrica. Ese acoplamiento mecánico y eléctrico se permite por medio de conectores (6.1, 6.2) en los extremos del cable de interconexión (6). Adicionalmente, los conectores son del tipo de conectores macho (6.2) - hembra (6.1) permitiendo un acoplamiento seguro. De manera similar, los medios de detección (3) comprenden además conectores del tipo de conectores macho (3.4) - hembra (3.5).
Estos medios de detección están conectados en serie a lo largo de una trayectoria reconocida del sistema (10) que va a monitorizarse. Por tanto, la longitud y el número tanto de los medios de detección como de los cables de interconexión (6) se planifican da antemano para adaptarse mejor a las zonas de conflicto en el sistema monitorizado (10); teniendo esas zonas de conflicto un alto riesgo de sufrir un sobrecalentamiento.
Cada medio de detección mostrado en la figura 2 comprende un núcleo conductor (3.1), una vaina exterior conductora (3.3) y sales eutécticas (3.2) entre ellos. En este sentido, aunque los tres componentes disminuyen su impedancia bajo la elevación de la temperatura, debido a sus propiedades inherentes, la sal eutéctica (3.2) disminuye significativamente su impedancia cuando la temperatura se eleva por encima del punto de activación. Cabe señalar que tal conexión por cableado (2) está conectada dentro del controlador electrónico (1) formando un bucle independiente (el controlador no se muestra en la figura 2). En una realización particular, tal controlador (1) está configurado para medir la continuidad eléctrica de la conexión por cableado (2) con el fin de detectar cualquier cambio de impedancia provocado por sobrecalentamiento.
En ausencia de fuga de aire (es decir, en ausencia de sobrecalentamiento) la impedancia de la conexión por cableado (2) es mayor que cuando tiene lugar sobrecalentamiento.
En particular, aunque la impedancia de los componentes metálicos del medio de detección es pequeña, la impedancia de la sal eutéctica fría (3.2) es alta. En caso de sobrecalentamiento, dado que se calienta una sección de un medio de detección particular, la impedancia de su sal eutéctica (3, 2) dentro de esta sección se reduce mucho, y luego coloca baja impedancia entre el núcleo metálico interno y la superficie metálica externa. Como resultado, esta disminución de impedancia se mide y se detecta por el componente electrónico conectado a la conexión por cableado (2).
Las figuras 3a representa esquemáticamente un modo particular en que una conexión por cableado (2) reacciona ante un sobrecalentamiento. En esta figura, la conexión por cableado (2) comprende un medio de detección que a su vez comprende un núcleo conductor (3.1), una vaina exterior conductora (3.3) y sales eutécticas (3.2) entre ellos. Tal como se mencionó, un “sobrecalentamiento” está provocado por una fuga de aire caliente que escapa de un sistema monitorizado (10) que incide en la conexión por cableado (2). En esta situación, la sal eutéctica (3.2) se vuelve líquida creando así una trayectoria eléctrica entre el núcleo conductor (3.1) y la vaina exterior conductora (3.3) del medio de detección. Esto se provoca principalmente por una rápida disminución de la impedancia. Al final, se reduce la impedancia de la conexión por cableado (2) en su conjunto.
Un experto en la técnica relevante reconocería que, en ausencia de medios de detección, una sección de la conexión por cableado en la que incide una fuga de aire caliente (sobrecalentamiento) sufrirá una disminución apreciable de la impedancia, permitiendo de ese modo que el controlador (1) lo detecte.
Por motivos ilustrativos, la trayectoria eléctrica seguida ante un sobrecalentamiento se reproduce mediante flechas en líneas discontinuas.
Las figuras 3b a 3d representan ejemplos de estados eléctricos inoperativos de la conexión por cableado (2), en relación con la anomalía eléctrica respectiva que los provoca.
La figura 3b representa un “estado eléctrico corto”. Debido a la vibración o a falla inherente, el cable central podría establecer contacto directo con la vaina exterior (3.3).
La figura 3c representa una sola discontinuidad, como un “solo estado eléctrico abierto”. En esta situación, la impedancia del cable central normalmente es mayor que un umbral predeterminado.
En este caso, con la presente invención, la capacidad de detección de sobrecalentamiento de esa conexión por cableado (2) no se ve afectada en la medida en que el sobrecalentamiento crea la nueva trayectoria eléctrica. Preferiblemente, se crea una trayectoria eléctrica entre el núcleo conductor (3.1) y la vaina exterior conductora (3.3) de un medio de detección, permitiendo de ese modo el retorno de la señal eléctrica al controlador (1) y cerrando el bucle.
Por tanto, incluso con la existencia de un solo estado abierto, se garantizaría la continuidad eléctrica ante calentamiento ya que ambos lados del cableado eléctrico todavía están conectados al controlador (1), restableciendo de ese modo la capacidad de detección de sobrecalentamiento.
Cabe señalar que, por motivos de ejemplo, sólo se muestra una conexión por cableado (2) en las figuras 3a a 3c. No obstante, el sistema (10) según la invención contempla dos conexiones por cableado (2).
La figura 3d representa una discontinuidad eléctrica múltiple, como un “estado eléctrico abierto múltiple” en una arquitectura de doble bucle (es decir “bucle1” y “bucle2”). En esta situación, han tenido lugar múltiples anomalías eléctricas (es decir, estados abiertos) en diferentes ubicaciones a lo largo de una conexión por cableado (2) particular (en este caso particular, en el “bucle1”). Por tanto, la sección entre las anomalías eléctricas (denominada en la figura 3d “pérdida de detección”) ya no podría informar sobre su reacción ante calentamiento.
Tal como se comentó brevemente en los antecedentes de la invención, en las soluciones convencionales se requiere que si se produce sobrecalentamiento, ambos bucles tienen que detectar el mismo con el fin de que lo declare el controlador (1). En esta situación, puesto que hay una sección del bucle afectado aislada, esta sección intermedia entre “estados abiertos” ya no informaría y por tanto no puede cumplirse el estado de que ambos bucles detecten, en caso de que tal sobrecalentamiento se produzca dentro de esa sección intermedia.
No obstante, la presente invención resuelve el inconveniente anterior, ya que tiene lugar una reconfiguración dinámica para declarar un sobrecalentamiento. Con el sistema (10) según la invención, aunque haya múltiples anomalías eléctricas en una conexión por cableado (2) particular (es decir en el “bucle1”), se produce uno de los siguientes casos:
- cuando el controlador (1) determina que solo tal conexión por cableado (2) está en estado inoperativo (con múltiples estados abiertos, “bucle1”), se desconecta la conexión por cableado inoperativa (2), y se declara el sobrecalentamiento cuando sólo la conexión por cableado operativa (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento, o,
- cuando el controlador (1) determina que ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo (al menos una con múltiples estados abiertos), ambas conexiones por cableado (2) se mantienen conectadas, y el sobrecalentamiento se declara cuando al menos una de tales conexiones por cableado inoperativas (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento.
Por tanto, la disponibilidad de la capacidad de declaración de sobrecalentamiento aumenta mediante el sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según la invención, en comparación con las soluciones convencionales. La figura 4 representa las etapas de una realización del método para declarar sobrecalentamientos por un sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según la invención. En resumen, las etapas de dicho método se muestran tal como sigue:
- proporcionar un sistema de detección de sobrecalentamiento (10) que comprende:
o un controlador (1), y
o dos conexiones por cableado (2) que discurren a lo largo de la misma trayectoria, y que está conectada cada una en un bucle independiente con el controlador (1),
- determinar por parte del controlador (1) el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) al menos entre operativo e inoperativo, de manera que:
o en caso de que el controlador (1) determine que solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo, el controlador (1) desconecta eléctricamente tal conexión por cableado inoperativa (2), o
o en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en el mismo estado eléctrico, ambas conexiones por cableado (2) permanecen conectadas,
en el que el método comprende además declarar un sobrecalentamiento en uno de los siguientes casos:
- cuando ambas conexiones por cableado (2) están en estado operativo, y ambas conexiones por cableado (2) reaccionan ante tal sobrecalentamiento;
- cuando solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo, y la única conexión por cableado operativa (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento; o
- cuando ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo, y al menos una de tales conexiones por cableado inoperativas (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento.
Tal como ya se mencionó anteriormente, el controlador (1) está configurado para comprobar de manera continua el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2), y por tanto el método comprende además la etapa de:
- comprobar por parte del controlador (1) el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) cada 1 s.
Por tanto, en caso de que aparezca (o desaparezca) una anomalía eléctrica en cualquier conexión por cableado (2), se informará al controlador (1) normalmente en menos de 1 segundo, y por tanto se actualizarán los criterios para declarar un sobrecalentamiento según la integridad eléctrica real. Se mantiene el mismo estado operativo durante dos comprobaciones de integridad eléctrica (espaciadas 1 s) con el fin de revertir el estado inoperativo en operativo. En caso de que aparezca una anomalía eléctrica, el controlador (1) o bien basándose en la comprobación continua o bien aislando información de la modificación de impedancia, determinará ese estado eléctrico inoperativo. No obstante, como puede ocurrir con las anomalías eléctricas eventuales (o falsas), se impone un estado adicional de que tal anomalía permanece al menos un tiempo predeterminado con el fin de determinar un estado inoperativo de tal conexión por cableado (2).
Tal como puede observarse, se contempla el uso de este método en aeronaves. Por tanto, tienen lugar dos situaciones principales, el vuelo y en tierra.
En la finalidad en vuelo, el sistema (10) se autogestiona mediante una reconfiguración dinámica y adaptativa para tener en cuenta la integridad eléctrica in situ del sistema de detección de sobrecalentamiento (10).
Cabe señalar que durante el vuelo, no se envía ni se notifica ninguna alerta sobre la aparición de un estado eléctrico inoperativo. En cambio, esta alerta se envía sólo después, es decir, tras aterrizar, y una vez que la aeronave está en tierra y los motores apagados.
En la finalidad en tierra, se comprueba el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) para proporcionar las condiciones iniciales con el fin de reajustar los criterios de la declaración de sobrecalentamiento. Preferiblemente, la existencia de una anomalía eléctrica se comprueba al encender el controlador (1). Como resultado, se determina un estado eléctrico inicial de cada conexión por cableado (2).
Para garantizar un estado eléctrico inicial preciso, el método establece un tiempo de confirmación en el que debe permanecer tal anomalía eléctrica, con el fin de determinar una conexión eléctrica por cableado (2) como inoperativa. Preferiblemente, este tiempo de confirmación lleva algunos segundos.
Tal como se observará, el controlador (1) del sistema de detección de sobrecalentamiento (10) es el denominado Bleed Monitoring Computer (ordenador de monitorización de sangrado) o “BMC”. Por tanto, la comprobación inicial para establecer el estado eléctrico inicial se realiza según una “prueba de incorporación electrónica” (“E-BIT”) del BMC.
Según la figura 4, en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo como el estado eléctrico inicial, el controlador (1) desconecta eléctricamente ambas conexiones por cableado (2), no declarándose un sobrecalentamiento. Es decir, cesa el sistema de detección de sobrecalentamiento (10).
Todavía en una finalidad en tierra, el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) se comprueba antes de apagar el controlador (1) con el fin de determinar un estado eléctrico final de cada conexión por cableado (2). Preferiblemente, esto se realiza tras aterrizar y una vez que se apagan los motores de la aeronave. Esta comprobación final también se realiza según una “prueba de incorporación electrónica” (“E-BIT”) del BMC.
En este punto, el método comprende además enviar una alerta en caso de que cualquier conexión por cableado (2) sea inoperativa en el estado eléctrico final. Dado que este estado eléctrico final está menos sujeto a contaminación, el método comprende además notificar a un “informe tras el vuelo” tal estado eléctrico final. Preferiblemente, el mensaje introducido es un “mensaje de mantenimiento de Clase II”.
Por consiguiente, el método comprende además llevar a cabo tareas de mantenimiento apropiadas para restablecer la integridad eléctrica de las conexiones por cableado (2).
La figura 5 muestra un ejemplo de una aeronave que comprende un sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según la invención.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) que comprende:
    un controlador (1) configurado para declarar el sobrecalentamiento, y
    dos conexiones por cableado (2) que discurren por la misma trayectoria a lo largo de un sistema monitorizado (10), estando conectada cada conexión por cableado (2) en un bucle independiente con el controlador (1),
    en el que
    cada conexión por cableado (2) está configurada para reaccionar ante un sobrecalentamiento en el sistema monitorizado (10), y
    el controlador (1) está configurado para:
    - determinar un estado eléctrico de cada conexión por cableado (2), al menos entre operativo e inoperativo, correspondiendo el estado inoperativo a una anomalía eléctrica de la misma,
    - conectar o desconectar eléctricamente las conexiones por cableado (2) dependiendo del estado eléctrico de las mismas, de modo que:
    • en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en estado operativo, ambas conexiones por cableado (2) se mantienen conectadas, • en caso de que el controlador (1) determine que solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo, se desconecta la conexión por cableado (2) en estado inoperativo,
    • en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo, ambas conexiones por cableado (2) se mantienen conectadas, - declarar un sobrecalentamiento en uno de los siguientes casos:
    • cuando el controlador (1) detecta que ambas conexiones por cableado (2) están en estado operativo y ambas conexiones por cableado (2) reaccionan ante tal sobrecalentamiento,
    • cuando el controlador (1) detecta que solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo y la única conexión por cableado operativa (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento, • cuando el controlador (1) detecta que ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo, y al menos una de tales conexiones por cableado inoperativas (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento.
  2. 2. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según la reivindicación 1, en el que cada conexión por cableado (2) está configurada para reaccionar ante un sobrecalentamiento en el sistema monitorizado (10) basándose en sus impedancias respectivas, produciendo preferiblemente el sobrecalentamiento una disminución predeterminada de la impedancia de cada conexión por cableado (2).
  3. 3. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el controlador (1) está configurado para comprobar el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) cada 1 s.
  4. 4. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el controlador (1) determina que la conexión por cableado (2) está en estado inoperativo sólo si la anomalía eléctrica correspondiente dura al menos un primer umbral de tiempo predeterminado.
  5. 5. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) se comprueba al encender el controlador (1) con el fin de determinar un estado eléctrico inicial de cada conexión por cableado (2) en estado o bien operativo o bien inoperativo.
  6. 6. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según la reivindicación 5, en el que el controlador (1) determina el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) como inicial solo si este estado dura al menos un segundo umbral de tiempo predeterminado.
  7. 7. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo como estado eléctrico inicial, el controlador (1) desconecta eléctricamente ambas conexiones por cableado (2), no declarándose un sobrecalentamiento.
  8. 8. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) se comprueba antes de apagar el controlador (1) con el fin de determinar un estado eléctrico final de cada conexión por cableado (2) en estado o bien operativo o bien inoperativo.
  9. 9. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según la reivindicación 8, en el que el controlador (1) está configurado para notificar a una base de datos el estado eléctrico final de cada conexión por cableado (2) determinado antes de apagar el controlador (1).
  10. 10. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el sistema monitorizado (10) a lo largo del cual discurren las conexiones por cableado (2) forma parte de un sistema neumático de distribución de aire (10), preferiblemente de una aeronave.
  11. 11. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que cada conexión por cableado (2) comprende al menos un medio de detección conectado en el mismo bucle independiente con el controlador (1), comprendiendo el medio de detección un núcleo conductor (3.1), una vaina exterior conductora (3.3) y sales eutécticas (3. 2) entre ellos.
  12. 12. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según la reivindicación 11, en el que el controlador (1) determina un estado inoperativo de la conexión por cableado (2) si el núcleo conductor (3,1) de al menos uno de sus medios de detección comprende al menos una anomalía eléctrica, tal como una discontinuidad.
  13. 13. Sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, en el que un sobrecalentamiento en el sistema monitorizado (10) produce una disminución predeterminada en la impedancia de los medios de detección, creando así una trayectoria eléctrica entre el núcleo conductor (3.1) y la vaina exterior conductora (3.3).
  14. 14. Sistema neumático de distribución de aire (10) que comprende un sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
  15. 15. Método para declarar un sobrecalentamiento, en el que el método comprende:
    - proporcionar un sistema de detección de sobrecalentamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, y
    - determinar por parte del controlador (1) del sistema de detección de sobrecalentamiento, el estado eléctrico de cada conexión por cableado (2) al menos entre operativo e inoperativo, de manera que: • en caso de que el controlador (1) determine que solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo, el controlador desconecta eléctricamente tal conexión por cableado inoperativa (2), o • en caso de que el controlador (1) determine que ambas conexiones por cableado (2) están en el mismo estado eléctrico, ambas conexiones por cableado (2) permanecen conectadas, en el que el método comprende además declarar un sobrecalentamiento en uno de los siguientes casos: - cuando ambas conexiones por cableado (2) están en estado operativo, y ambas conexiones por cableado (2) reaccionan ante tal sobrecalentamiento;
    - cuando solo una conexión por cableado (2) está en estado inoperativo, y la única conexión por cableado operativa (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento; o
    - cuando ambas conexiones por cableado (2) están en estado inoperativo, y al menos una de tales conexiones por cableado inoperativas (2) reacciona ante tal sobrecalentamiento.
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