Una rótula con un aro interior revestido
de cerámica, para el rotor principal de helicópteros, ha sido sometida a extensas pruebas para comprobar su mayor duración y por tanto sus reducidos costes de mantenimiento.

La rótula AmpepXLNT con el aro interior revestido de cerámica, desarrollada por la empresa Ampep de SKF Aerospace, es un producto creado especialmente para ofrecer a los fabricantes de helicópteros y a sus clientes un componente de mayor duración, capaz de reducir el mantenimiento y las paradas, además de disminuir los costos durante su ciclo de vida. Ampep, radicada en Clevedon, en las cercanías de Bristol, Reino Unido, fabrica rótulas autolubricantes desde hace más de 40 años.

Las nuevas rótulas se fabrican de aceros inoxidables y resistentes a la corrosión, y son autolubricantes y libres de mantenimiento. Su diseño es compacto, tienen una alta capacidad de carga en relación con su peso y se usan en los sistemas de control de vuelo primarios y secundarios. Típicamente son de conuración monobola. Su aro interior está totalmente templado y la superficie esférica va revestida de cerámica, que se aplica con una tecnología de pulverización térmica. El aro exterior –revestido de tejido de PTFE/composite de vidrio adherido a su superficie esférica interior– está conformado en frío alrededor del aro interior.

El desgaste que experimenta la superficie del revestimiento de PTFE es una función de la presión y la distancia de deslizamiento en la superficie de contacto. Cada movimiento angular bajo carga provoca un desgaste muy pequeño en el revestimiento, un proceso en el que pueden distinguirse cuatro fases diferentes.

 

1.La fase inicial, denominada de rodaje. En ella empieza a formarse una película deslizante de transferencia de PTFE (el lubricante).

 

2.A medida que dicha película se consolida, se reduce el ritmo de desgaste.

 

3.Una vez consolidada, el revestimiento se desgasta a un ritmo relativamente uniforme.

 

4.Cuando el desgaste del revestimiento es significativo, se entra en una fase final de desgaste rápido.

Considerando el importante papel que desempeña la seguridad en el vuelo, las rótulas del heli­cóptero nunca deberían llegar a un estado así.

 

La Ampep XLNTes la última innovación de una serie de rótulas para aplicaciones aeroespaciales, con el propósito de ofrecer una mayor vida de servicio. Ampep es una prestigiosa empresa entre los principales fabricantes de helicópteros de Europa, y la rótula ya había sido sometida a exhaustivas pruebas en su fábrica de Clevedon.

SKF cree que este nuevo producto puede solucionar el problema de la corta vida de servicio de las rótulas convencio­nales actualmente en el mercado.

Una de las aplicaciones de la Ampep XLNT es cambiar constantemente el ángulo de ataque de la palas del rotor principal durante su rotación. Un helicóptero puede ascender y realizar maniobras gracias a la aerodinámica de las palas y a la articulación de la cabeza del rotor principal.

El interés por las posibilidades que ofrece esta rótula revestida de cerámica ha conducido a que algunos clientes hayan pedido muestras de la misma para realizar sus propias pruebas en prototipos y en modelos existentes de helicópteros, lo que ha convertido la Ampep XLNT en un componente estándar.

Las oportunidades para esta nueva rótula existen mundialmente, aunque inicialmente se ha identificado a Norteamérica como un mercado potencial para el uso de este producto en los sistemas de control de vuelo de helicópteros.

Los prometedores resultados obtenidos tras exhaustivas pruebas adicionales han despertado el interés de MD Helicopters Inc. (MDHI) para utilizar la rótula en las barras de cambio de actitud de las palas (pitch control links) del rotor principal de su helicóptero Explorer. Actualmente el rendimiento de esta solución de SKF se esta comprobando en ensayos prácticos.

 

El MD Exploreres un helicóptero polivalente equipado con cinco palas y dos turbinas. Incorpora un rotor principal totalmente articulado, uniones flexibles de las palas «flexbeams» de composite sin rótulas, y un cubo para el rotor. El control del antipar se efectúa mediante el sistema patentado NOTAR^TM, que reduce la carga de trabajo del piloto y el nivel de ruido externo, además de mejorar significativamente la seguridad en espacios reducidos. Esos helicópteros se usan sobre todo para el transporte de pasajeros por mar y tierra, y para servicios médicos de urgencia y misiones de la policía.

Las barras de cambio de actitud de las palas cambian continuamente el ángulo de ataque de las palas del rotor principal con cada revolución de la cabeza de éste. Uno de los extremos está conectado al plato de control, y el otro al brazo de cambio de actitud de la pala (pitch horn). Esta operación constante supone un esfuerzo para las rótulas; la vida de servicio típica de las rótulas utilizadas actualmente en el MD Explorer es de aproxi­-madamente 300 horas. Debido a que en el Reino Unido hay diversos helicópteros de este tipo en servicio, SKF se ofreció a monitorizar en ellos el rendimiento de sus rótulas.

 

En el proyectode monitorización participaron varias empresas y organismos. Inicialmente se estableció contacto con Specialist Aviation Services, SAS, radicada en el aeropuerto de Staverton, Gloucester. Esta empresa es proveedor de MDHI y también ofrece servicios de mantenimiento a operadores de helicópteros. Se realizó una presentación a SAS, y se comentó la posibilidad de un proyecto de monitorización. Tras consultarles a los operadores, SAS ofreció tres de sus aeronaves para que intervinieran en el programa. Se efectuó una propuesta a MD Helicopters Inc., quien aprobó el proyecto siempre que en el programa se incluyera un helicóptero en particular, la ambulancia aérea Virgin HEMS de Londres, caracterizada por el rápido desgaste que experimentaban sus rótulas en el sistema de cambio del ángulo de ataque de las palas.

Acordado el proyecto, las rótulas se fabricaron y suministraron a MDHI, enviándose luego a SAS para el montaje. En el programa de monitorización se utilizaron cuatro helicópteros en total. Dos de ellos eran helicópteros muy utilizados por la policía de West Midlands y la de West Yorkshire, con 100 horas mensuales de servicio. Un tercero actuaba de ambulancia además de realizar misiones para la policía de Wiltshire, y el cuarto era un helicóptero ambulancia de ciclo rápido de Virgin HEMS, de Londres, con 40 horas/mes de funcionamiento debido a que sus vuelos sólo tienen una duración media de 6 minutos. En ellos las rótulas se sometieron a un entorno de prueba riguroso. Los resultados de la monitorización de estos cuatro helicópteros, proporcionarían una buena representación del rendimiento de las rótulas para la flota de MD Explorer.

Las rótulas en los MD Explorer se clasifican como piezas «bajo condición». Es decir, su vida de servicio no está determinada, siempre que se mantenga dentro de los límites de rechazo. SKF ha recomendado que los límites en este producto sean mucho más estrictos, para garantizar la seguridad del helicóptero.

 

Como parte del proyectode monitorización, en junio y julio de 2004 un ingeniero de SKF presenció el montaje de las rótulas en las barras de cambio de actitud de las palas del rotor principal de esos aparatos. El ingeniero de SKF asistió a cada inspección rutinaria de manteni­miento realizada a los helicópteros a las 50 horas de vuelo. Durante estas inspecciones, se desmontaban las barras de cambio de actitud de las palas del rotor principal para que el ingeniero de SKF pudiera medir y registrar el juego radial y axial de las rótulas mediante dispositivos diseñados y fabricados por SKF.

En el helicóptero de la policía de West Midlands sólo se cambiaron las rótulas de las barras de cambio de actitud montadas en el extremo del brazo de cambio. Sin embargo, debido a que para realizar las mediciones se desmontan las barras de cambio del helicóptero, también se mide el juego de las rótulas montadas en el extremo del plato de control de dichas barras, aunque se desconozca exactamente su TSN (Time Since New o antigüedad).

En el helicóptero de la policía de West Yorkshire y la ambulancia aérea Virgin HEMS, de Londres, las cinco barras de cambio de actitud de las palas (superiores e inferiores) se equiparon con rótulas Ampep XLNT.

El helicóptero de la policía de Wiltshire y la ambulancia aérea se equiparon con una barra de cambio de referencia. En la barra de cambio de actitud de la pala 1 se utilizaron rótulas nuevas del proveedor habitual, al mismo tiempo que en las barras de cambio de actitud de las palas 2, 3, 4 y 5 se instalaron rótulas Ampep XLNT. Esto permitió hacer una comparación directa entre ambos tipos de rótula.

 

Desde el iniciodel programa de monitorización, se ha acumulado un número considerable de horas de vuelo.

• West Midlands 627 horas
• West Yorkshire 632 horas
• Wiltshire 429 horas
• Virgin HEMS 243 horas

  Con los excelentes resultados obtenidos hasta la fecha y el limitado juego registrado en las rótulas Ampep XLNT, SKF ha demostrado que se pueden realizar mejoras significativas. Además, también ha sido posible reducir la frecuencia de mediciones, pasando de la inspección cada 50 horas a cada 100 horas, a fin de reducir al mínimo las paradas de los helicópteros.

   

  Las Ampep XLNTsuperarán cómodamente las 1.000 horas de funcionamiento. Incluso aplicando el criterio de rechazo recomendado (límites más estric­tos), los resultados indican una vida de servicio de 5 a 10 veces más larga, en comparación con las rótulas existentes. Para todo helicóptero, en el que una larga duración es importante, el objetivo es que la vida útil de la rótula supere el período estándar entre revisiones, cuando sería preciso desmontar la cabeza del rotor para cambiar otros componentes desgastados.

  La monitorización de estas rótulas proseguirá hasta que se haya establecido su auténtica vida de servicio, y calculada la rentabilidad económica para el cliente (es decir, menos paradas, mantenimiento y costes). Las ventajas inmediatas de usar la rótula Ampep XLNT son ya aparentes según los resultados obtenidos hasta la fecha.

  ---

  Empresas participantes

  MDHI, radicada en Mesa, Arizona, EE.UU., fabrica y vende una serie de helicópteros ligeros de alto rendimiento con uno y dos motores, incluyendo los modelos MD Explorer^®, MD 600N^®, MD 520N^®, MD 530F^® y MD 500E^®. La empresa destaca que se ha posicionado como proveedor especializado en helicópteros para la policía, el sector médico y el mercado corporativo.

  Specialist Aviation Services es una compañía que ofrece servicios integrados relacionados con el equipamiento, mantenimiento y vuelo de aeronaves. Dos de sus filiales se dedican a servicios de urgencias médicas y de la policía.

  La policía de Wiltshire, radicada en Devizes, utiliza un helicóptero a jornada completa desde marzo de 1990. El personal colabora con el servicio de ambulancias de Wiltshire, y el helicóptero MD 902 está tripulado por un miembro del cuerpo, un paramédico y un piloto del servicio de aviación de la policía. Wiltshire fue la primera localidad del Reino Unido en usar un MD 902.

  El apoyo aéreo abarca todo tipo de servicios diarios
  de emergencia. Actualmente vuela aproximadamente 900 horas al año y realiza unas 1.200 misiones anuales. Por tanto para las actividades del cuerpo es crucial contar con un helicóptero fiable, y todo lo que pueda hacerse para incrementar su fiabilidad –por ejemplo, prolongar la duración de las rótulas– es muy bien acogido.

  La ambulancia aérea Virgin HEMS de Londres tiene su base en el Royal London Hospital, Whitechapel. Es el helicóptero de emergencia del servicio médico de Londres y su radio de operaciones abarca alrededor de 1.800 km cuadrados dentro de la autopista orbital de Londres, M25. Ofrece atención médica de urgencias a más del 17,5% de la población del Reino Unido, y desde su introducción en 1989 este aparato ha realizado más de 14.500 misiones. Ofrece servicio 365 días al año y es la única ambulancia aérea del Reino Unido que lleva consigo un médico con experiencia y un paramédico especialmente preparado para tratar accidentados con lesiones importantes. Normalmente el helicóptero puede estar en el aire en un plazo de dos minutos después de recibir una llamada, y llegar a cualquier punto de su zona en 12 minutos. Es un servicio financiado en parte por el servicio nacional de salud británico y Virgin, aunque precisa la contribución económica del público para realizar sus actividades.

  La unidad de operaciones aéreas West Midlands tiene su base en el aeropuerto internacional de Birmingham y ofrece servicio de apoyo especializado las 24 horas del día, 365 días al año. En el año 2000 pusieron en servicio su MD 902 Explorer, que incorpora uno de los equipos y sistemas de comunicación más sofisticados de hoy en día.