Desarrollos tecnológicos en protección contra la corrosión en la industria aeroespacial

Autor: Inspector.  José López, 01 octubre 2023.

Introducción

La industria aeroespacial ha evolucionado siempre de la mano de los desarrollos tecnológicos, lo que le ha permitido mejorar su competitividad y su capacidad investigadora, a la vez que actuar como propulsora de avances en otras disciplinas. El elevado crecimiento e inversión en I+D está propiciando la aparición de capacidades digitales en campos como composición de materiales, combustibles, comunicaciones o seguridad, cuya implementación y adaptación a los proyectos espaciales impactarán de lleno en los próximos años.

La industria aeroespacial es un campo donde la seguridad, la durabilidad y la confiabilidad son fundamentales. La corrosión es uno de los desafíos más críticos que enfrenta este sector, ya que puede comprometer la integridad estructural de las aeronaves y componentes, lo que podría tener consecuencias catastróficas. Para abordar este problema, se han desarrollado una serie de avances tecnológicos en la protección contra la corrosión en la industria aeroespacial. En este artículo, exploraremos algunos de estos desarrollos y cómo están mejorando la resistencia a la corrosión en la industria aeroespacial.

La corrosión en la industria aeroespacial

En esta industria existen diversos temas de interés para el desarrollo de proyectos de investigación, innovación y soporte tecnológico; pero un tema que apremia a esta industria es cuando los materiales metálicos dejan de ser funcionales y su manifiesto es la degradación electroquímica u oxidación en alta temperaturas por las condiciones de operación de la aeronave.

El control de la corrosión en la industria aeronáutica es un tema que siempre ha sido importante, pero es cada vez más en función del envejecimiento de la flota de aeronaves. La corrosión puede conducir a la al deterioro de la aeronave (Figura 1), a la no disponibilidad de aeronaves y en casos extremos a una falla catastrófica.

Uno de los retos para la exploración del espacio es que el equipo debe soportar condiciones extremas del calor, del escape del cohete y del frío extremo en el espacio. Sorprendentemente, uno de los factores más destructivos es el efecto corrosivo de la niebla cargada de agua salada del océano que causa la corrosión de las estructuras y equipos de lanzamiento en el Centro Espacial Kennedy.

¿Cuáles son los tipos de corrosión de las aeronaves?

Se puede dividir en varias categorías diferentes según la causa, su ubicación y su apariencia. Los distintos tipos de corrosión en las aeronaves que se deben tener en cuenta incluyen:

Corrosión superficial: Es el tipo más común en las aeronaves, se produce cuando el metal de la superficie de una aeronave se oxida, como cuando la pintura se desgasta.  Normalmente, se puede reconocer por la rugosidad, las picaduras o el grabado de la superficie del metal y la presencia de depósitos de polvo de color blanco grisáceo en el aluminio. 

Sin embargo, otro tipo llamada corrosión filiforme puede parecerse a pequeños gusanos debajo de la superficie de la pintura, lo que eventualmente provoca burbujas y grietas.

Corrosión de metales diferentes: Aparece cuando partes metálicas diferentes entran en contacto entre sí en presencia de un conductor.  Este tipo de corrosión electroquímica puede causar grandes daños por picaduras. A menudo ocurre fuera de la vista, lo que lo hace particularmente peligroso.

Se trata de un tipo de desgaste muy costoso y peligroso que puede pasar largos periodos de tiempo sin que se note. De hecho, la mayoría de las veces la única forma de determinar si se produce este tipo de corrosión es desmontar e inspeccionar las distintas piezas.

Corrosión intergranular:  Afecta los límites de los granos de una aleación, por lo que a menudo se relaciona con una falta de uniformidad en la estructura de la aleación.  Aunque a menudo existe sin evidencia superficial, con el tiempo puede provocar que el metal de la superficie se levante y se descame. Los componentes extruidos pueden ser particularmente susceptibles.

Esta forma puede ocurrir cuando los límites de los cristalitos que se encuentran en los materiales los hacen más susceptibles a la corrosión que sus partes internas. Afortunadamente, la mayor parte de los granos no se ven afectados por el proceso porque este tipo afecta solo a pequeñas secciones del avión.

Las aleaciones que han sido tratadas incorrectamente, pero expuestas posteriormente a un ambiente corrosivo, son particularmente vulnerables y la falta de uniformidad en la estructura de la aleación es una de las principales razones por las que ocurre.

Corrosión por tensión:  como sugiere el nombre, se desarrolla cuando piezas como el tren de aterrizaje y los cigüeñales del motor se someten a una tensión de tracción sostenida en ambientes corrosivos, lo que a veces provoca grietas y fallas.

Puede ser causada por ciertos entornos, incluido el agua de mar y las soluciones salinas que pueden agrietar ciertos aceros y aleaciones, el aire húmedo que puede corroer las aleaciones de magnesio y las aleaciones de titanio que pueden corroerse debido a las soluciones de alcohol metílico y ácido clorhídrico.

Se pueden utilizar revestimientos protectores, granallado de una superficie metálica y tratamientos térmicos para aliviar tensiones para reducir las posibilidades de que se produzca este tipo de corrosión.

Corrosión por fricción:  Es causada por el ligero movimiento relativo de dos superficies coincidentes en un avión. Caracterizado por importantes picaduras y residuos finos, este tipo de corrosión aeronáutica se acelera enormemente cuando hay vapor de agua.

Tendencias tecnológicas

• Innovación en aleaciones y materiales: El desarrollo de nuevas aleaciones metálicas seguirá a un ritmo rápido. La demanda de materiales más fuertes, ligeros y más resistentes al calor impulsará la innovación en este campo. Las aleaciones de aluminio, litio, titanio y los plásticos de poliméricos, seguirán siendo áreas de intensa investigación y desarrollo.
• Los materiales compuestos: son una clase de materiales fabricados mediante la combinación de dos o más componentes diferentes para obtener propiedades superiores a las de los materiales individuales. La fibra de carbono, la fibra de vidrio y las resinas epoxi son los compuestos más utilizados en este sector. Se entrelazan y se unen en capas para formar una estructura resistente y liviana, optimizada para soportar las rigurosas condiciones a las que se someten los aviones durante el vuelo.

• Avances en fabricación aditiva: También conocida como impresión 3D, está revolucionando la forma en que se fabrican los componentes aeroespaciales. Esta tecnología permite una flexibilidad de diseño sin precedentes y puede reducir los costos y los plazos de fabricación. En el futuro, es probable que se vea una mayor adopción de la fabricación aditiva en la industria aeroespacial, así como avances en las técnicas de impresión 3D para metales y compuestos.
• Automatización y robótica:Desempeñarán un papel cada vez más importante en la industria metalmecánica porque la adopción de robots y sistemas automatizados puede aumentar la eficiencia, mejorar la precisión y reducir los costos en la fabricación de componentes aeroespaciales. Esto incluye no sólo la automatización de procesos de producción, sino también la adopción de tecnologías de inspección automatizadas para mejorar el control de calidad.
• Sostenibilidad y eficiencia energética: Con el enfoque creciente en la sostenibilidad y la eficiencia energética, es probable que se encuentre un mayor énfasis en la producción metalmecánica ‘verde’, esto podrá incluir el uso de materiales reciclados, la optimización de los procesos de producción para reducir el consumo de energía y la minimización de los residuos.
• Inteligencia artificial y aprendizaje automático: Las IA y el aprendizaje automático desempeñarán un papel cada vez más importante en la industria metalmecánica y se podrán utilizar para optimizar la producción, mejorar la calidad del producto y acelerar el desarrollo de nuevos materiales y aleaciones. Además, el aprendizaje automático también puede ayudar a predecir y prevenir las fallas de los componentes aeroespaciales, mejorando así la seguridad y la confianza.

Conclusión

En conclusión, la industria aeroespacial está impulsando el desarrollo tecnológico, no solo para mejorar la seguridad y la durabilidad de las aeronaves, sino también para influir en otros campos. Los avances en protección contra la corrosión son solo una parte de una narrativa más amplia de innovación constante en este sector fundamental.