El gemelo digital allana el camino hacia pistas de aterrizaje más inteligentes
Cuando la cuarta pista paralela del aeropuerto CLT entre en funcionamiento en otoño de 2027, no solo permitirá aumentar el número de vuelos con origen y destino en Charlotte, sino que también servirá como un innovador «laboratorio de aprendizaje en vivo» —y será la única pista moderna, activa y equipada con instrumentos de este tipo en los Estados Unidos—. Piensa en ella como una «pista inteligente».
A partir de junio, se instalarán e integrarán aproximadamente 2000 sensores a distintos niveles, tanto por encima como por debajo de la superficie, principalmente en el extremo norte de la nueva pista 1C-19C, para recopilar datos que ayudarán al aeropuerto a tomar decisiones en tiempo real sobre mantenimiento, operaciones y seguridad.
Creación de una «pista inteligente»
El proyecto apoyará el desarrollo de un «gemelo digital», creando una réplica virtual de las condiciones a lo largo de la nueva pista de 10 000 pies por 150 pies, lo que permitirá la gestión predictiva del pavimento de esta infraestructura crítica.
La nueva Cuarta Paralela tendrá 18 pulgadas de profundidad, con 129 000 toneladas de asfalto y 672 000 yardas cuadradas de pavimento de concreto (casi el doble del tamaño del área interior del Lowe’s Motor Speedway).
«Tuvimos que hacer una evaluación de riesgos para preguntarnos: “¿Nos sentimos lo suficientemente cómodos con la tecnología?”», dijo Ashton Watson, director de ingeniería de CLT. «Y la buena noticia es que estos sensores se han utilizado en puentes de autopistas y en autopistas interestatales de todo el país. Han realizado la instrumentación e integrado estos sensores, y han obtenido buenos resultados sin problemas de mantenimiento a largo plazo».
Los sensores —la mayoría del tamaño de un teléfono celular— recopilarán datos de forma continua y rastrearán los movimientos mientras las aeronaves ruedan, despegan y aterrizan. Los dispositivos identificarán condiciones tales como la tensión y deformación del pavimento, la humedad, el asentamiento, la fricción e incluso la nieve y el hielo para ayudar en la toma de decisiones para actividades como el deshielo.
«El entorno de una pista de aterrizaje se enfrenta a muchas condiciones extremas, con temperaturas cercanas a los cero grados en algunas épocas del año y luego grandes cantidades de humedad», añadió Watson. «Estos (sensores) proporcionarán información predictiva para tomar decisiones en tiempo real sobre si se deben utilizar productos químicos o equipos para tratar la pista».
Las cámaras de la parte superior también proporcionarán una transmisión de video a las operaciones del aeropuerto y mejorarán el análisis del pavimento, como la verificación de los tipos y pesos de las aeronaves. (Las aeronaves típicas que ruedan en CLT pueden pesar entre 100 000 libras y hasta aproximadamente 700 000 libras en el caso de un Boeing 777).
«Una pista es valiosa para nosotros y para las aerolíneas, por lo que se busca un activo que resista el paso del tiempo», dijo Watson. «Las aerolíneas quieren un pavimento confiable, seguro y bien mantenido sobre el que operar sus aviones, y esto ayudará a CLT a tomar decisiones de mantenimiento informadas sobre el rendimiento del concreto».
Watson dice que no es diferente al mantenimiento preventivo en un hogar. «Si puedes adelantarte a los problemas, a la larga te ahorrará mucho dinero».
Costo e investigación
El proyecto Digital Twin, de aproximadamente 6,5 millones de dólares, es una colaboración entre CLT y el Instituto de Innovación e Investigación Aeronáutica (AIR) de la UNC Charlotte, una asociación entre CLT, la Facultad de Ingeniería William States Lee de la UNC Charlotte y el Museo de Aviación Sullenberger.
El proyecto se financia con una combinación de subvenciones, apoyo comprometido y contribuciones en especie.
Los líderes de CLT y la Universidad presentaron la idea a la Administración Federal de Aviación (FAA) y a su Programa de Tecnología de Pavimentos de Concreto para Aeropuertos (ACPTP), que otorgó una subvención de 2 millones de dólares porque el proyecto se alinea con las necesidades de investigación del programa para avanzar en la comprensión del desempeño de los pavimentos.
La Dra. Tara Cavalline, profesora y directora del Instituto Charlotte AIR, lidera la investigación.
«Los estudiantes nos ayudarán a lo largo de todo el proyecto», dijo la Dra. Cavalline. «Esperamos que colaboren con nuestros contratistas, aprendiendo los entresijos de la instalación de este tipo de instrumentación y lo que se necesita para conectar la comunicación y la energía. Luego trabajarán con nuestro cuerpo docente para analizar los datos obtenidos del panel de control en tiempo real y los datos archivados para uso de investigación».
Una década de datos
Los sensores de la pista están diseñados para recopilar datos durante aproximadamente una década antes de que finalice su vida útil prevista. Los resultados podrían, con el tiempo, transformar los estándares para la construcción y el mantenimiento de pavimentos de aviación, así como otros proyectos de infraestructura de la FAA y del Departamento de Transporte de Carolina del Norte (NCDOT).
«Estos pavimentos están diseñados para durar entre 30 y 40 años, y hay muchos datos teóricos que influyen en el espesor del hormigón, su densidad, la cantidad de cemento, piedra, arena y agua que se utiliza en la mezcla», explicó Watson.
«Así que, cuando se construya la próxima pista dentro de cinco años en algún lugar del país, la FAA podría decir: “Esta es la nueva especificación. La hemos actualizado gracias a toda esta información de los sensores de datos del CLT”. Ese es el tipo de impacto en toda la industria que puede tener este esfuerzo».