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30/09/2021
Sobre cenizas volcánicas y su impacto en el avión
La emisión de materiales volcánicos al espacio aéreo genera unas condiciones inseguras para los vuelos en las áreas que se ven afectadas.

Carlos García Royo –Piloto jubilado de Iberia, vicepresidente del Colegio de Geólogos

 

Esta reseña es un extracto del artículo “Cenizas volcánicas”, de Carlos García Royo, publicado en el número 155 de Mach82, en agosto de 2011.  

 

La emisión de materiales volcánicos al espacio aéreo genera unas condiciones inseguras para los vuelos en las áreas que se ven afectadas.

 

Esto es así porque los materiales que componen las rocas volcánicas son capaces de rayar el acero y, por ende, los elementos de aleación del motor de un avión. Todos estos materiales poseen un nivel superior al 5 de la escala de Mohs, que es la que se toma como referencia para medir la dureza de los minerales. Las rocas volcánicas tienen una composición mineralógica variable, volviéndose más duras cuanta más sílice posean. Tamaño, forma, y dureza son parámetros clave para evaluar la abrasividad de las cenizas.

 

Efectos sobre los motores: un punto de vista geológico

 

Al igual que el agua actúa como agente erosivo sobre los materiales que se transportan y sedimentan durante el ciclo geológico, las cenizas erosionan álabes y elementos de dureza inferior, al fundirse total o parcialmente en la cámara de combustión y vitrificarse en los elementos de la turbina, álabes del estator y rotor.

 

Además, la ceniza se funde fácilmente en el motor o cámara de combustión, que puede alcanzar temperaturas de hasta 1,500–2,000 °C. Los fabricantes han guardado cautelosamente los datos sobre la temperatura máxima en la cámara de combustión, aunque Rolls Royce (1986), muestra datos de temperatura de llama a 2000º C, una temperatura suficiente, en valor absoluto, para generar fusión con una velocidad de 2000 ft/sec. Las partículas más pequeñas se funden más fácilmente, creando finas gotas que se condensan y vitrifican en partes más frías del motor.

 

El proceso de fusión y erosión

 

En su proceso de fusión, el vidrio muestra un comportamiento plástico en estado fundente o semifundente, dado que la brevedad de este proceso no permite su ordenación atómica. Como consecuencia, estos materiales pueden ocluir los orificios de ventilación de los álabes de la turbina en el borde de ataque, (fig.3) impidiendo su refrigeración efectiva. Los álabes quedan, además, sometidos a un esfuerzo de tracción que puede generar elongación por termofluencia (un alargamiento por exposición a altas temperaturas), un proceso nada deseado ya que las puntas podrían colisionar con la cubierta, carena, que en su escalón los aloja.

 

Además, en caso de encenderse el motor tras el apagado de llama, estas partículas se desprenderían, ya que el enfriamiento después del apagado produce la contracción del vidrio y su frágil ruptura. Este proceso se ve favorecido por la acción centrifuga generada por los álabes en molinete durante el descenso.

 

La concentración de cenizas

 

En muchas ocasiones, se ha comparado los granos eólicos con las cenizas volcánicas para extraer conclusiones sobre sus efectos en los motores. Sin embargo, se trata de partículas sustancialmente distintas en tamaño, forma, punto de fusión, comportamiento aerodinámico, dureza y composición mineralógica. Por este motivo, los ensayos para observar el comportamiento de los motores en estas condiciones deben hacerse de manera homogénea, con elementos de la misma mineralogía: o bien cenizas, o bien granos de origen eólico.

 

En este sentido, cabe destacar la enorme diferencia entre los efectos generados por ceniza que los provocados por granos eólicos. Y es que la ceniza volcánica es un objeto incisivo de formas angulosas y subangulosas, mientras que un grano eólico tiene forma redondeada. Además, estos tienen un movimiento de saltación, y su impacto genera marcas de saltación o de rebote mientras que las caras angulosas de las cenizas volcánicas provocan cortes y profundas erosiones. Como consecuencuas, los desperfectos de pequeña escala sobre los bordes de salida precisan acción una reparadora de mantenimiento (foto 3), mientras que el encuentro con ceniza tiene efectos considerables (foto 4).

 

Conclusiones

 

  • Se han definido unos valores operativos de 200-2000-4000 mgrms por metro cubico, estableciendo zonas de acceso y restricción. En distintas reuniones de IFALPA se ha hecho constar la necesidad de verificar la actuación del motor en las diferentes concentraciones.
  • El tiempo máximo de operación en tales condiciones y la degradación del motor debería ser cuantificado.
  • Los distintos modelos de dispersión de nubes volcánicas han de verificarse en tiempo real para así poder probar su efectividad.
  • Se puede operar en las proximidades de ceniza volcánica, tal como hace Alaskan airlines, con un margen de separación de 35 millas. Dado que el modelo de dispersión pronosticado se ha verificado en tiempo real, se constata la fiabilidad del modelo utilizado. No se han registrado incidentes, ni encuentros con cenizas.
  •  Tales propuestas donde prime la seguridad, en las que se certifique o se evite, supondrían la operación segura evaluando el riesgo en vez de evitarlo. La situación que aconteció el pasado año tuvo consecuencias económicas desastrosas. Es preciso volar con garantías de seguridad.
  • Es necesario evaluar y tasar el riesgo SRA del SMS más efectivamente, con mejores sistemas de cuantificación y medida, y homogeneidad de criterios. El desarrollo de nuevos materiales cerámicos que inhiben la reacción de la ceniza en el interior de los álabes, mediante reacciones químicas y neoformación de minerales está siendo investigado.
  • Invertir en conocimiento como herramienta adecuada de seguridad, (ALOS), es una condición que evitará males mayores.
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