Envejecimiento
en Estructuras de Materiales Compuestos
Por Luis Monsante
Por mucho tiempo hemos pensado que el envejecimiento era una característica atribuible a las estructuras metálicas de las aeronaves y que por supuesto la solución a este problema sería la utilización de nuevas estructuras fabricadas de materiales compuestos en su reemplazo. Ahora, después de estar utilizando materiales compuestos por algún tiempo, nos damos cuenta que es importante estudiar también el proceso de envejecimiento en este tipo de estructuras. Por ejemplo, el estabilizador horizontal de grafito epóxico del 737-200 fue desarrollado por Boeing como parte del Programa de Aeronaves de Energía Eficiente de la NASA a mediados de la década de 1970. El propósito de dicho programa fue motivar a los fabricantes de aeronaves a rediseñar estructuras existentes utilizando materiales compuestos. Boeing recibió la certificación de tipo por parte de la FAA en 1982.
Otro ejemplo es el programa Starship que fue oficialmente lanzado por Beechcraft en 1982. El objetivo fue producir el más avanzado turbohélice ejecutivo posible en esa época y promover la utilización de materiales compuestos en aeronaves ejecutivas. El primer Starship voló por primera vez en febrero de 1986, la segunda aeronave se unió al programa de vuelo en junio del mismo año y la tercera aeronave lo hizo a principios de 1987. En conjunto, estas aeronaves acumularon casi 2.000 horas de vuelo a lo largo de un período de dos años. El Starship obtuvo la certificación de tipo de la FAA en junio de 1987 y en el 2003 fue retirado oficialmente de servicio por el fabricante.
El objetivo básico del programa es evaluar los efectos del envejecimiento en las estructuras de aeronaves fabricadas con materiales compuestos que involucra un Boeing 737 retirado que acumuló más de 18 años de servicio comercial y un Beechcraft Starship con doce años de servicio antes de ser retirado. La investigación tiene la intención de entender los mecanismos de envejecimiento de las estructuras incluyendo inspecciones no destructivas para identificar posibles defectos durante el proceso de fabricación, investigar la estructura por rajaduras, deslaminación, daños y reparaciones, identificar posibles cambios en las propiedades mecánicas o químicas de las resinas, identificar la degradación del material por efectos externos (calor, humedad, rayos ultravioleta) y evaluar la efectividad de reparaciones efectuadas.
El estabilizador horizontal del 737 fabricado de materiales compuestos representó un ahorro en peso de aproximadamente un 22 por ciento en comparación con la configuración similar fabricada de metal. La investigación inicial mostró efectos mínimos después de tantos años de servicio. Las pruebas iniciales de las propiedades mecánicas y físicas muestran muy poca variación con los valores iniciales después de 52.000 horas de vuelo. Por otro lado la cabina presurizada del Starship está conformada por dos mitades longitudinales unidas al centro, las alas muestran también el mismo sistema de construcción tipo sándwich con estructura tipo panel de abeja en el centro. Las pruebas continúan y los resultados del programa servirán para evaluar el rendimiento en servicio y la durabilidad de estructuras envejecientes de materiales compuestos.
Adicionalmente los resultados de este programa parecen ser que cambiarán la perspectiva que teníamos de los materiales compuestos. La percepción general es que los materiales compuestos son más resistentes, livianos, duraderos y fáciles de reparar que los materiales tradicionales utilizados en la fabricación de estructuras aerospaciales, sin embargo, están también sometidos a los efectos inefables del inevitable proceso de envejecimiento. Ahora, la diferencia está en descubrir cómo es que envejecen esas estructuras, cómo se afecta su integridad estructural y su tiempo estimado de vida útil.
En la edición anterior me ocupé justamente sobre la creciente utilización de materiales compuestos por parte de los dos mayores fabricantes de aeronaves comerciales y como a su vez este proceso de desarrollo de nueva tecnología y su aplicación práctica afecta la posición de ambos en el mercado mundial. La utilización de materiales compuestos, podemos decir, es una práctica generalizada en la industria aeroespacial y los resultados de programas como estos permitirá a las agencias reguladoras como la FAA reevaluar la eficacia de sus actuales y futuros métodos de certificación de aeronaves. También permitirá la emisión de nuevas políticas concernientes a la utilización de materiales compuestos con respecto a los factores de envejecimiento. ALA
Fuente: www.ala-internet.com
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