Materiales compuestos
Así como el
metal reemplazó a materiales como la madera y los tejidos, las nuevas
generaciones de aviones intentan reemplazar la mayor cantidad posible de
material metálico con otros que ofrezcan las mismas propiedades pero que disminuyan
el peso. Estos materiales son resinas plásticas reforzadas con filamentos de
vidrio, carbón, Kevlar (aramida) y boro.
Resinas
plásticas.
Los plásticos
han reemplazado muchos de los materiales que usamos en nuestra vida diaria, tanto
que a veces no apreciamos su verdadera utilidad. Básicamente podemos dividir
las resinas plásticas en dos grupos:
- Resinas termoplásticas.
- Resinas termoendurecibles.
Resinas
termoplásticas.
Las resinas
termoplásticas son aquellas que pueden ser ablandadas al calentarse, y, que una
vez se enfrían, recuperan su dureza, el mayor uso en aviación que estas resinas
tienen son en parabrisas y ventanas laterales.
Al principio
mucha de esta resina era fabricada de celulosa, un derivado del algodón. Donde
el nitrato de celulosa fue utilizado en los inicios de los materiales
compuestos, pero tenía una gran desventaja, la cual consistía en que era
altamente inflamable, lo cual la hacía peligrosa. Con el tiempo comenzó a utilizar
el acetato de celulosa, resina que tenía casi las mismas características que la
de nitrato, pero tenía menos riesgo a incendiarse.
El acetato de celulosa
fue utilizado para la fabricación de parabrisas y ventanas laterales en los
primeros aviones de peso ligero, como características físicas se puede ver que
en los bordes tenía un tinte amarillento, mientras que al ser expuesta a los
rayos del sol se tornaba descolorido. Al quemarse producía humo, así como una llama
pequeña que desprendía chispas pequeñas, además de un olor poco placentero,
además, podía ser disuelta por acetona.
Las resinas
acrílicas, por otra parte, sustituyeron a las de acetato, debido a que son más transparentes
y más rígidas. Podemos encontrarlas con los nombres comerciales de:
- Plexiglas.
- Lucite.
- Perspex.
Resinas
termoendurecibles.
Esta clase de
resinas no se ablandan al calentarse, por lo tanto, antes de derretirse se quemarán
y carbonizarán. La mayor aplicación que tienen en la aviación consiste en ser
la matriz para soportar filamentos de vidrio, carbón, aramida, entre otros
productos. A este selecto grupo se le conoce como “compuestos”.
Resina de poliéster.
Son populares
en la construcción de aviones, sin embargo, el poliéster puro es técnicamente
imposible de trabajar, por lo cual debe mezclarse con una resina llamada
estireno. El procedimiento normal para realizar esta mezcla consiste en la
agregación de inhibidores para prevenir que se endurezca en poco tiempo, en
cambio, si se requiere de un proceso de curado rápido, tiene que añadirse un
catalizador, el cual acelerará el proceso.
Las resinas de
poliéster al curar tienden a ajustarse, por lo cual son efectivas para la unión
de piezas metálicas a algún material compuesto, sin embargo, debe tenerse
cuidado al momento de aplicar las capas de fibra en una superficie plana, ya
que estas pueden distorsionar la superficie. Así mismo debe agregarse al tema
de precauciones que no es recomendable mezclar resinas que sean de diferentes marcas,
debido a que a pesar de tener características parecidas, pueden no reaccionar
de la forma esperada, siempre se debe tomar en cuenta la recomendación del
fabricante para cualquier reparación.
Resinas epoxi.
Nota: Muchas
personas han conocido a estas resinas como “epóxicas”, de hecho, así se le ha
llamado en centros educativos, pero la palabra correcta es epoxi, por lo tanto,
se manejará así durante este capítulo.
Las resinas
epoxi son fuertes, resistentes a la humedad y químicos, así como también,
poseen buenas características adhesivas. Existen muchos tipos de resinas epoxi
y son usadas como matriz para los materiales compuestos más avanzados.
Difieren a las
resinas de poliéster en cuanto a la forma de curar, ya que necesitan de un
agente especial en lugar de un catalizador.
Materiales de
refuerzo.
Las resinas
expuestas anteriormente sirven para unir fibras de diversos materiales, fibras
que son las encargadas de producir la fuerza y rigidez necesaria para soportar
las cargas que el avión experimenta. En aviación se utilizan 3 tipos
principalmente y son los siguientes:
- Fibra de vidrio: La fibra de vidrio fue de los primeros materiales de refuerzo utilizados en la construcción de aviones con materiales compuestos, inclusive hasta fechas actuales sigue utilizándose en algunas partes específicas a pesar de ser más pesada y menos resistente que otras fibras. Existen dos tipos de fibra de vidrio, de los cuales podemos encontrar “Vidrio E” (el tejido original), y “Vidrio S”, siendo este último más fuerte, más duro, más rígido, y un poco más ligero que el “Vidrio E”.
- Kevlar (Fibra de aramida): Dicha fibra cuenta con una gran resistencia a la tensión, así como una buena rigidez, dureza y resistencia a impactos. Además de tener un peso más ligero a comparación de la fibra de vidrio y la fibra de carbono.
- Fibra de carbono: Es extremadamente fuerte y rígida, aunque es más frágil que la fibra de aramida, además de que cuenta con la gran desventaja de que, al ser unida directamente a aleaciones de aluminio, tiende a corroer este material.
