EVERETT, Washington, 15 de março 2013 – Um conjunto abrangente de melhorias que adicionará diversas camadas de segurança às baterias de íons de lítio usadas nos jatos 787 está em produção e pode ficar pronto para instalação inicial nas próximas semanas. As baterias do 787 também receberão novas contenções; os dispositivos estão sendo construídos e serão instalados nas aeronaves nas próximas semanas. Essas melhorias, que continuam sendo submetidas a extensos testes de certificação, permitirão que as empresas aéreas retomem seus voos comerciais com os 787 assim que os testes forem finalizados e a Administração Federal de Aviação dos Estados Unidos (FAA, na sigla em inglês) e outros órgãos reguladores internacionais derem sua aprovação final.
Os aperfeiçoamentos incluem melhorias nos processos de produção e operação da bateria, mudanças em seu desenho e uma nova contenção para a mesma.
“Assim que nossos testes forem finalizados e que obtivermos as aprovações regulatórias, estaremos prontos para ajudar nossos clientes a implementar essas mudanças e a iniciarem o processo de recolocação de seus 787 no ar”, afirmou Ray Conner, presidente e CEO da Boeing Aviação Comercial. “Os passageiros podem ficar certos de que o sistema de bateria foi totalmente revisado e recebeu inúmeras melhorias que, acreditamos, o tornarão mais seguro e confiável”. As mudanças no sistema de bateria incluem mudanças na bateria em si, na unidade de carregamento e na instalação.
No início desta semana, a FAA aprovou o plano de certificação da Boeing, no qual a empresa descreve os testes que demonstrarão que os aperfeiçoamentos efetuados na bateria dão resposta às condições descritas na Diretriz de Aeronavegabilidade que suspendeu as operações comerciais do 787.
Solução criada pela equipe de desenvolvimento
Os aperfeiçoamentos realizados no sistema de bateria respondem aos fatores identificados pela equipe técnica da Boeing como possíveis causas das falhas. As conclusões da equipe técnica foram examinadas por um grupo independente de especialistas em bateria de íons de lítio de diferentes setores, universidades e laboratórios dos EUA.
“Criamos um conjunto abrangente de soluções que resultam em um sistema de bateria mais seguro”, disse Mike Sinnett, vice-presidente e engenheiro de projeto chefe do programa 787. “Descobrimos várias formas de melhorar esse sistema e uma vez que identificamos maneiras de aprimorar a segurança, nunca deixamos de colocá-las em prática. Elas são incorporadas em nossos processos e produtos”.
Aperfeiçoamentos nos controles de produção e processos operacionais
A primeira camada de melhorias está sendo adicionada durante a fabricação das baterias, no Japão. A Boeing, em parceria com a Thales, fornecedora do sistema integrado de conversão de energia, e a GS Yuasa, fabricante da bateria, aprimoraram, desenvolveram e instituíram novos padrões de produção e testes para reduzir ainda mais qualquer possibilidade de variação na produção das células individuais e da bateria como um todo.
“Desenvolvemos um entendimento mais profundo do quanto essa tecnologia é sensível a variações no processo de fabricação”, disse Sinnett. “E sentimos a necessidade de aumentar constantemente o monitoramento desse processo".
Quatro testes – novos ou revisados – foram adicionados para monitorar a produção das células, que agora passará por 10 testes distintos. Cada célula será testada mais rigorosamente no mês subsequente à sua fabricação; um dos testes é a leitura dos índices de descarga a cada hora, durante 14 dias. Esse novo procedimento começou no início de fevereiro e as primeiras células a passar por esse processo já foram finalizadas. Cada bateria deverá ser submetida a mais de uma dúzia de testes de aceitação de produção.
A Boeing, a Thales e a GS Yuasa também decidiram restringir o nível de carga aceitável da bateria, reduzindo o limite máximo de carga permitido e aumentando o limite mínimo de descarga permitido. Os dois equipamentos que compõem o sistema de bateria – a unidade de monitoramento da bateria e o carregador estão sendo redesenhados para atender esses parâmetros mais severos. O carregador da bateria também será adaptado para suavizar o ciclo de carga e assim forçá-la menos durante a carga.
Aperfeiçoamentos no desenho da bateria
As mudanças internas ajudarão a reduzir as chances de falha na bateria e, em caso de falha, contribuirão para isolá-la ainda mais, evitando problemas em outras partes da bateria.
Para isolar melhor cada célula da bateria – tanto das demais células quanto da caixa da bateria – foram adicionados dois tipos de isolamento. Um isolante elétrico envolverá cada célula da bateria para isolá-la eletricamente das demais células e da caixa da bateria, mesmo em caso de falha. Um isolamento elétrico e térmico colocado acima, abaixo e entre as células ajudará a evitar que a temperatura de uma célula afete a outra.
As cânulas em volta dos fios e da fiação interna da bateria serão reformuladas para ganhar maior resistência ao calor e ao atrito, e novos fixadores acoplarão as barras metálicas que conectam as oito células da bateria. Esses fixadores terão também um mecanismo de travamento.
Por fim, a caixa da bateria que contém as células da bateria e a unidade de gerenciamento da bateria passará por um conjunto de mudanças. Pequenos orifícios no fundo da caixa permitirão o escoamento da umidade para longe da bateria e orifícios maiores, nas laterais, permitirão que uma bateria com problema seja ventilada e afete menos as outras partes da bateria.
Nova contenção para a bateria
A caixa da bateria repousará em uma nova contenção, feita em aço inoxidável. Essa contenção isolará a bateria do restante dos equipamentos, nos compartimentos de equipamentos eletrônicos. Também impedirá a ocorrência de fogo na contenção, adicionando assim uma nova camada de proteção ao sistema de bateria. A contenção possui uma abertura direta, que levará os vapores da bateria para fora da aeronave.
Novos fixadores de titânio estão sendo instalados nos compartimentos de equipamentos eletrônicos para garantir um suporte adequado ao nicho.
“Nossas primeiras camadas de melhoria, os testes de fabricação e os aperfeiçoamentos operacionais, reduzem substancialmente a possibilidade de falhas na bateria. A segunda, que são as mudanças na bateria, ajuda a interromper uma ocorrência e, em caso de falha, minimiza o impacto. E a terceira camada, a adição da nova contenção, isola a bateria de modo que, mesmo se todas as células forem ventiladas, não haverá fogo na contenção e a aeronave não será expressivamente afetada”, completou Sinnett.
Status dos testes
Os testes para a obtenção da aprovação da FAA para os aperfeiçoamentos na bateria já começaram, com a autorização da entidade.
Durante os testes de engenharia, que precedem o teste de certificação, a equipe demonstrou que o novo nicho é capaz de conter, com segurança, uma eventual falha da bateria, mesmo que todas as oito células da bateria venham a falhar. A carga “máxima” é o equivalente a uma vez e meia a força máxima que pode ocorrer durante uma falha da bateria. O nicho suportou facilmente a pressão e só cedeu depois que a pressão ultrapassou o triplo da carga máxima.
Em outro teste, a equipe demonstrou que a nova contenção não permite a ocorrência de incêndios. Seu desenho elimina o oxigênio, tornando a unidade de contenção autoinerte. A inertização é uma etapa acima da detecção e extinção do fogo, pois evita que o incêndio ocorra. O desenho também ventila todos os vapores e, em vez de lançá-los no compartimento de equipamentos, manda-os direto para fora da aeronave.
“Submetemos este novo desenho a testes rigorosos. Tentamos encontrar uma forma de introduzir fogo na contenção, mas isso simplesmente não é possível. Mesmo quando introduzimos um gás inflamável na presença de uma fonte de ignição, a ausência de oxigênio resultou na ausência de fogo.
“Seguimos o novo padrão da indústria, o DO311, estabelecido pela RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautics, na sigla em inglês), para criar nosso plano de teste”, acrescentou Sinnett. "Esses padrões não estavam disponíveis quando criamos o plano de teste para a bateria base, mas agora eles nos ajudaram a garantir que o novo desenho fosse mais robusto e seguro. Queremos mostrar, durante a certificação, que a bateria do 787 atende todos os objetivos da DO-311 e somente se desvia de requisitos específicos nos casos em que os padrões não se aplicam aos itens únicos do 787.” A RTCA é uma organização sem fins lucrativos que atua como um comitê consultivo federal, estabelecendo diretrizes para a indústria da aviação.
Trabalhando pela retomada dos voos
“Estamos seguindo todos os protocolos necessários para que nosso novo desenho seja totalmente aprovado e devidamente instalado; queremos ajudar nossos clientes a começar a voar o mais rápido possível. Ao mesmo tempo, estaremos iniciando um esforço para recomeçarmos as entregas; entretanto, completar nossa certificação e conseguir que a frota já entregue volte a voar é nossa maior prioridade", afirmou Conner. “Nossos clientes e seus passageiros foram incrivelmente pacientes durante todo esse processo e somos sinceramente gratos por seu apoio e confiança no 787. A arquitetura mais elétrica do 787 oferece valor real não apenas para as companhias aéreas, mas para nossa indústria. Ao reduzirmos o consumo de combustível, estamos reduzindo nossa pegada ambiental. Essa tecnologia de bateria é uma parte importante da arquitetura mais elétrica e está nos ajudando a economizar mais de 300 milhões de toneladas de combustível ao longo da existência deste programa. Novas tecnologias exigem atenção extra e trabalho árduo, mas seus benefícios são reais”, finalizou.
