Evalúan piezas aeroespaciales mediante métodos ópticos no invasivos

Manuel H. De la Torre Ibarra y M. del Socorro Hernández Montes/CIO/DICYT Un avión se compone de cientos de miles de piezas de distintos materiales y tamaños, los cuales debido al uso continuo al que son sometidos, van sufriendo esfuerzos constantes durante toda la vida útil de la aeronave. En general, los aviones son una amalgama de partes metálicas y no metálicas. Las primeras, son las que constituyen principalmente el fuselaje (estructura central), mientras que las partes no metálicas, también conocidas como materiales compuestos, son materiales ligeros de alta resistencia que dan forma a los paneles internos de las aeronaves modernas.

Para unir todas las piezas de un avión, se necesitan miles de remaches y varios kilos de resinas de alta densidad, que en conjunto, deben soportar factores tales como la presurización y despresurización en la cabina, que ayuda a mantener el nivel de oxígeno constante en vuelos a más de 3000 metros, sobre el nivel medio del mar.

El proceso de expansión y contracción de la estructura del avión, se repite cada vez que la nave despega o aterriza, llegando a tener dentro de la cabina variaEvaúanciones de presión. Es aquí, donde cobra vital importancia el estudio de esfuerzos en los materiales, ya que una falla en éstos puede ocasionar despresurizaciones súbitas a gran altura, con consecuencias trágicas. Por lo anterior, la industria aeroespacial requiere de estrictas normas de fabricación y ensamblaje de todos los componentes, y cada uno de ellos debe ser sometido a un riguroso proceso de análisis que abarca desde el diseño, durabilidad y pruebas mecánicas antes de ser utilizado para volar.

Actualmente, en México, ha cobrado gran importancia la industria dedicada a la fabricación de aeronaves para el tráfico aéreo y gracias a esto se ha impulsado la generación de parques tecnológicos en esta materia, haciendo posible incursionar en este campo a través de desarrollos tecnológicos. Enfocados en esta línea, en el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), el grupo de metrología óptica, ha iniciado una serie de experimentos para evaluar distintas piezas utilizadas en las aeronaves de forma no destructiva, mediante la aplicación de métodos ópticos no invasivos, que han sido utilizados exitosamente en el pasado en diferentes campos de la industria de la transformación.

Las técnicas ópticas representan una gran ventaja, pues nos brindan la posibilidad de analizar las muestras en forma remota, en campo completo y en tiempo real, lo cual a su vez, permitirá que se puedan medir simultáneamente millones de puntos de esfuerzo sobre una superficie.

Utilizando la técnica óptica de interferometría holográfica digital se analizaron diferentes piezas que cumplen con las normas y características que se emplean en la construcción de aeronaves (paneles de aluminio, fibras de vidrio, aramida-kevlar, fibra de carbono y combinaciones de éstos), con el fin de medir deformaciones controladas en éstas. Cada pieza fue sometida a una serie de pruebas estáticas y dinámicas para medir sus patrones característicos de deformación, que son registrados como patrones de franjas de interferencia.

La realización de este experimento hizo posible, por primera vez, observar y medir la propagación de una carga a lo largo de la superficie de materiales tan distintos como el kevlar y el aluminio, bajo el mismo tipo de deformación. Todas las mediciones que se llevaron a cabo, permitieron conocer, para cada elemento, su respuesta mecánica a una variación dinámica o bien estática, generando así un conocimiento de primer contacto en este tipo de pruebas. Finalmente, cabe señalar que la motivación de este trabajo fue establecer y fortalecer nuevas líneas de investigación con una de las industrias más dinámicas en la actualidad.