Materiales compuestos en la aviación

Jose Antonio Seañez Arreola
Javier Bustamante

MATERIALES COMPUESTOS EN AVIACIÓN

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LAS FIBRAS DE MATERIALES COMPUESTOS
Las construcciones de plásticos reforzados con fibras son, en muchos casos, elementos superiores a los construidos con materiales convencionales, esto no sólo se debe a sus cualidades específicas de densidad, si no también a la libertad deconformación posible. En contraposición al uso de los materiales isotrópicos (Un material es isotrópico si sus propiedades mecánicas y térmicas son las mismas en todas las direcciones.) convencionales, el constructor puede diseñar las propias características del material, al emplear los materiales anisotrópicos. (es la propiedad general de la materia según la cual cualidades como: elasticidad, temperatura,conductividad, velocidad de propagación de la luz, etc. varían según la dirección en que son examinadas.) Este "grado de libertad" añadido permite construcciones totalmente nuevas.
Un mejor desempeño en el campo aeronáutico se ha dado en las últimas décadas debido al uso de materiales compuestos en lugar de metales. Estos materiales pueden seleccionarse para proporcionar combinaciones pocousuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a corrosión, dureza o conductividad.

Los materiales compuestos usados para estructuras aeronáuticas pertenecen a la clase conocidas como “fibras compuestas” comprendidas de fibras continuas unidas en una matriz de resina o plástico. Aquí, las fibras proveen al compuesto de las propiedades estructurales, mientras quela matriz sirve principalmente para enlazar las fibras dentro de una entidad estructural.
La principal razón para usar materiales compuestos en aviación se debe a su mayor relación esfuerzo/peso y dureza/peso, comparada con los materiales convencionales de construcción aeronáutica como son las aleaciones de aluminio. Las disminuciones de peso de alrededor del 25% son consideradas paraaprovechar el uso de materiales compuestos en lugar de metales. Para aplicaciones aeronáuticas, las principales fibras que se han usado son de grafito (fibra de carbono), aramida (kevlar), boro y vidrio, y el principal material de la matriz es resina epóxica.

TIPOS DE FIBRAS
Fibra De Vidrio

Como su nombre lo indica, la fibra de vidrio consiste de pequeñas cuerdas de gel de sílice fundido, lascuales luego son tejidas y tramadas en forma de tela. Existen varios tipos de trama de tejido disponibles, dependiendo de la aplicación en la que se va a usar. La fibra de vidrio pesa más y tiene menor resistencia que la mayoría de las fibras.
Cuando es usada con nuevos tipos de matriz, y con una correcta aplicación de la ciencia de las fibras, se convierte en un excelente elemento de refuerzo,aplicable a usos avanzados. Combinado adecuadamente con otras fibras más caras como el Kevlar o fibras de carbono, puede producir un material híbrido de bajo costo y alta resistencia.
Fibra Aramida
La fibra Aramida se caracteriza por su color amarillo, bajo peso, excelente resistencia a la tracción y notable flexibilidad. Son fibras de poliamida, relacionadas con el nylon convencional, pero cuyascadenas alipáticas son remplazadas por anillos aromáticos. La resistencia a la tracción del aluminio aleado es cerca de 65000psi, o cerca de ¼ de un compuesto de Kevlar. No obstante, el objetivo en la aviación no es siempre tener una parte fuerte, sino preferiblemente tener una parte de bajo peso. Usando refuerzos de Kevlar, un componente puede ser fabricado con la resistencia de un metal pero conuna fracción de su peso. La aramida es un material ideal para usarse en aviación, en partes que están sujetas a grandes esfuerzos y vibraciones. Pero la aramida también tiene sus desventajas. Debido a que la aramida se estira, puede causar los problemas cuando está cortado. Taladrar la aramida pueden ser un problema cuando el taladro agarra una fibra y la tira hasta el punto de la ruptura....