19/06/2021
La construcción de aviones metálicos es un proceso complejo que requiere el uso de una variedad de metales y aleaciones cuidadosamente seleccionados para optimizar la resistencia, el peso y la resistencia a la corrosión. Este artículo profundiza en los materiales que conforman la estructura interna de estas aeronaves, dejando de lado la estructura externa para centrarnos en los componentes clave.
Metales Principales en la Estructura Interna de un Avión
Si bien la estructura exterior de un avión puede verse compuesta principalmente por aluminio, la estructura interna implica una gama más amplia de materiales. La selección del metal depende de la función específica de cada componente, considerando factores como la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto, la resistencia a la fatiga, el peso y la resistencia a la corrosión.
Aluminio: El Rey de los Cielos
El aluminio y sus aleaciones, particularmente la aleación 7075, constituyen una parte significativa del peso de un avión. Su baja densidad y alta resistencia lo convierten en un material ideal para muchas partes estructurales. La adición de cobre, magnesio y zinc a la aleación 7075 aumenta aún más su resistencia. Sin embargo, su resistencia disminuye a altas temperaturas, por lo que no se utiliza en superficies expuestas al calor extremo.
Acero: Resistencia y Durabilidad
El acero, a pesar de ser más pesado que el aluminio, ofrece una resistencia significativamente mayor. Su resistencia al calor lo hace ideal para componentes expuestos a altas temperaturas y esfuerzos intensos, como partes del tren de aterrizaje y ciertas secciones de la estructura interna donde se requiere una alta resistencia a la fatiga. Se utiliza también en elementos como bisagras y sujetadores donde su resistencia es fundamental.
Titanio: Ligereza y Alta Resistencia a la Temperatura
El titanio, aunque más costoso, presenta propiedades excepcionales: alta resistencia, resistencia a altas temperaturas y excelente resistencia a la corrosión. Su uso se concentra en componentes críticos donde se requieren estas características, como partes del motor (turbinas, álabes del ventilador, bombas) y algunas partes estructurales de las alas y el tren de aterrizaje. El alto costo limita su uso generalizado.
Aleaciones de Níquel: Resistencia a Altas Temperaturas
Las aleaciones de níquel se destacan por su resistencia a altas temperaturas y a la corrosión, además de poseer una excelente resistencia al fluencia. Su aplicación principal está en los componentes de los motores de avión expuestos a temperaturas extremas, como las turbinas. También se encuentran en válvulas de escape, varillas del termostato, tanques y tuberías para almacenamiento de gases licuados.
Materiales Compuestos: Una Combinación Ganadora
Aunque este artículo se centra en los metales, es importante mencionar los materiales compuestos, que combinan metales y no metales. Los compuestos de fibra de carbono reforzada ofrecen una excelente relación resistencia-peso, utilizándose en alas, superficies de cola y otros componentes donde la reducción de peso es crucial para la eficiencia del combustible.
Aleaciones de Cobre y Magnesio: Funciones Específicas
Las aleaciones de cobre se utilizan principalmente en componentes eléctricos y electrónicos debido a su alta conductividad. Las aleaciones de cobre-níquel se emplean en sistemas hidráulicos por su resistencia a la corrosión. Las aleaciones de magnesio, con su baja densidad y alta resistencia, se usan en componentes donde la reducción de peso es importante, como carcasas de cajas de engranajes y estructuras de asientos.
Tabla Comparativa de Metales
| Metal | Ventajas | Desventajas | Aplicaciones en la Estructura Interna |
|---|---|---|---|
| Aluminio (aleación 7075) | Ligero, alta resistencia, resistente a la corrosión | Pierde resistencia a altas temperaturas | Fuselaje, alas (partes internas), estructuras secundarias |
| Acero | Alta resistencia, resistente al calor | Pesado | Tren de aterrizaje, puntos de alta tensión, sujetadores |
| Titanio | Alta resistencia, resistente a altas temperaturas, resistente a la corrosión | Costoso | Componentes críticos del motor, partes de alas y tren de aterrizaje (zonas de alta exigencia) |
| Aleaciones de Níquel | Resistente a altas temperaturas, resistente a la corrosión, alta resistencia al fluencia | Costoso | Turbinas, válvulas de escape, otros componentes de motor |
| Cobre y Aleaciones | Alta conductividad, resistencia a la corrosión (cobre-níquel) | Componentes eléctricos, sistemas hidráulicos | |
| Magnesio y Aleaciones | Ligero, alta resistencia | Menor resistencia a la corrosión que el aluminio | Carcasas de cajas de engranajes, estructuras de asientos |
Consultas Habituales y Consideraciones Finales
Las consultas habituales sobre los materiales de construcción de aviones se centran en la resistencia, el peso y la seguridad. La continua investigación y desarrollo en ciencia de materiales buscan nuevas aleaciones con propiedades mejoradas, como una mayor resistencia a la fatiga y una mejor resistencia a la corrosión, para crear aviones más eficientes, duraderos y seguros.
La selección de materiales para la estructura interna de un avión es un proceso complejo y crítico que exige un profundo conocimiento de las propiedades de los diferentes metales y aleaciones. La combinación estratégica de estos materiales garantiza la seguridad, eficiencia y rendimiento de la aeronave.