Capítulo VI
Módulo 6: Materiales y componentes
Guía de estudio de SkyLicence con diagramas.
Módulo 6: Materiales y Hardware
1. Resumen del Módulo
El Módulo 6 del programa de estudios EASA Part-66 proporciona al personal certificador una comprensión integral de los materiales y el hardware utilizados en la construcción y el mantenimiento de aeronaves. Este módulo es fundamental, ya que tiende un puente entre la ciencia teórica de los materiales y las decisiones prácticas y manuales que se toman durante el mantenimiento, la inspección y la reparación.
El módulo cubre las propiedades, la identificación y el comportamiento de los metales férricos y no férricos, los materiales compuestos y no metálicos, y la amplia gama de hardware—desde elementos de fijación y rodamientos hasta tuberías, mangueras y selladores. De manera crucial, también aborda los mecanismos de degradación que amenazan la aeronavegabilidad, más notablemente la corrosión, y los métodos de ensayos no destructivos (NDT) utilizados para detectarlos. Un tema clave es la necesidad absoluta de seguir los datos aprobados (Manuales de Mantenimiento de Aeronaves, Manuales de Reparación Estructural, Catálogos de Partes Ilustrados) y el control estricto de las piezas y los materiales.
2. Conceptos Clave Explicados en Detalle
2.1 Materiales de Aeronaves: Férricos
Los materiales férricos tienen base de hierro y se utilizan ampliamente en aeronaves por su alta resistencia y dureza. Sus propiedades pueden alterarse significativamente mediante tratamiento térmico y aleación.
Tipos de Acero Utilizados en Aviación:
Aceros de Baja Aleación (p. ej., 4130, 4340): Son los aceros estructurales más comunes. Son tratables térmicamente para lograr alta resistencia y se utilizan para soportes de motor, componentes del tren de aterrizaje y herrajes estructurales críticos. Son susceptibles a la corrosión y requieren recubrimiento protector (p. ej., cadmio) o pintura.
Aceros Resistentes a la Corrosión (Aceros Inoxidables): Aleados con cromo (y a menudo níquel) para proporcionar resistencia a la corrosión. Se utilizan para sistemas de escape, resortes y elementos de fijación. Generalmente son no magnéticos (grados austeníticos) o menos magnéticos que los aceros al carbono simples.
Aceros de Alta Resistencia: Se utilizan en componentes altamente esforzados como ejes de transmisión y ejes del tren de aterrizaje. Son extremadamente susceptibles a la fragilización y al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Tratamiento Térmico y Efectos del Sobrecalentamiento:
Los procesos de tratamiento térmico como el temple, el revenido y el recocido se utilizan para adaptar las propiedades mecánicas del acero.
Concepto Crítico: La exposición de aceros de alta resistencia a temperaturas superiores a su temperatura máxima de operación permitida (p. ej., por un incendio o fricción excesiva) puede causar cambios metalúrgicos severos. Esto a menudo resulta en un sobrerevenido, lo que conduce a una pérdida de dureza y resistencia, o en algunos casos, un re-temple que causa pérdida de ductilidad y mayor fragilidad. Un componente que ha sido sobrecalentado debe retirarse del servicio, ya que su integridad estructural está comprometida.
Identificación de Pernos de Acero (Estándar AN):
Los pernos de acero AN (Fuerza Aérea-Armada) se identifican por las marcas en la cabeza del perno.
Una línea elevada o asterisco en la cabeza indica que el perno está hecho de acero resistente a la corrosión.
La ausencia de una marca generalmente indica un perno de acero aleado con recubrimiento de cadmio.
La codificación por colores no es un método estándar para identificar pernos AN.
2.2 Materiales de Aeronaves: No Férricos
Los materiales no férricos se valoran por su peso ligero, resistencia a la corrosión y propiedades eléctricas o térmicas específicas.- Aluminio y sus aleaciones:
El material principal de la estructura del fuselaje debido a su excelente relación resistencia-peso.
Anodizado: Un proceso electroquímico que crea una capa de óxido gruesa, dura y resistente a la corrosión en la superficie. Esta capa no es un recubrimiento, sino una conversión de la propia superficie de aluminio. Su propósito principal es la protección contra la corrosión. Si se raya hasta el metal desnudo, la capa protectora se pierde localmente y puede iniciarse la corrosión.
Recubrimiento de conversión química (Alodine): Un proceso químico que produce una capa fina y estable de óxido/fosfato. Sus propósitos principales son mejorar la adherencia de la pintura y proporcionar protección contra la corrosión para superficies de aluminio antes del pintado. No afecta significativamente la conductividad ni la dureza.
Corrosión: Las aleaciones de aluminio son susceptibles a diversas formas de corrosión, incluyendo corrosión por picaduras, exfoliación y por frotamiento.
Titanio y sus aleaciones:
Se utiliza en entornos de alta resistencia, alta temperatura y altamente corrosivos (por ejemplo, largueros de palas de rotor, mamparos cortafuegos, sujetadores).
Propiedades clave: No magnético, ligero y altamente resistente a la corrosión.
Identificación: Normalmente marcado con 'Ti' o 'Titanio'. No se identifican por códigos de color y no son magnéticos, lo que ayuda a diferenciarlos de algunos aceros. Son aproximadamente un 40% más ligeros que el acero, pero más pesados que el aluminio.
Magnesio y sus aleaciones:
El metal estructural más ligero. Se utiliza para carcasas de cajas de engranajes y algunos componentes no estructurales.
Peligro crítico: Altamente susceptible a la corrosión y es un metal inflamable. Cuando un sujetador está agarrotado en una carcasa de magnesio, el uso de un soplete está estrictamente prohibido debido al riesgo de ignición. La extracción requiere métodos cuidadosos como aceite penetrante y un extractor de machos.
2.3 Materiales de aeronave: Compuestos y no metálicos
Materiales compuestos:
Consisten en un refuerzo (por ejemplo, fibras de carbono, vidrio o aramida) embebido en una matriz (por ejemplo, resina epoxi).
Ventajas: Alta relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga.
Defectos: Los defectos principales son la delaminación (separación de capas), el despegado (separación de la piel del núcleo) y el daño por impacto (que puede estar oculto internamente).
Evaluación de daños: El primer paso para evaluar cualquier daño es medir y documentar el daño contra los límites permitidos del fabricante. Esto a menudo implica métodos de END como la prueba de martilleo o la inspección ultrasónica.
Entrada de agua: Una grieta o despegado puede permitir que el agua entre en el núcleo de panal, lo que provoca aumento de peso, corrosión interna y daños por congelación-descongelación. Una pala con sospecha de entrada de agua y una grieta debe reemplazarse, ya que no se puede evaluar la extensión completa del daño interno.
Plásticos transparentes (Acrílico/Plexiglás):
Se utilizan para parabrisas y ventanas debido a su claridad óptica, ligereza y facilidad de conformado.
Propiedad clave: Excelente transmisión de luz y formabilidad.
Defecto crítico: Las grietas no son reparables. Perforar agujeros de parada no es una reparación aprobada para acrílico. Cualquier grieta, independientemente de su tamaño, requiere el reemplazo de la ventana.
Perforación: Al perforar acrílico, use una broca afilada, baja velocidad y presión ligera para evitar la acumulación de calor, el agrietamiento y el astillado.- Caucho y Elastómeros:
Utilizados para sellos, juntas, mangueras y acoplamientos flexibles.
Degradación: La hinchazón y ampollas en una manguera indican ataque químico por un fluido incompatible. El agrietamiento y endurecimiento indican envejecimiento o ataque por ozono.
Acoplamientos Flexibles: Cualquier grieta en un elemento de acoplamiento flexible de caucho es motivo de rechazo y reemplazo. No existen límites de grietas aceptables para estos componentes críticos.
2.4 Corrosión
La corrosión es la degradación electroquímica de un metal. Es una amenaza principal para la aeronavegabilidad y un enfoque principal de las inspecciones de mantenimiento.
Tipos de Corrosión:
Corrosión Galvánica: Ocurre cuando dos metales diferentes están en contacto en presencia de un electrolito. El metal más activo se corroe.
Corrosión por Picaduras: Ataque localizado que forma pequeñas picaduras u orificios. La profundidad de la picadura es una medición crítica para determinar la aeronavegabilidad.
Corrosión por Fretting: Ocurre en la interfaz de dos superficies de ajuste estrecho sometidas a un movimiento relativo pequeño y repetido (vibración). Esto descompone la capa de óxido protectora, lo que lleva a un desgaste y oxidación acelerados. Se encuentra comúnmente en uniones remachadas e interfaces de cojinetes.
Corrosión por Exfoliación: Una forma severa de corrosión intergranular que ocurre a lo largo de los límites de grano de las aleaciones de aluminio. Los productos de corrosión tienen un volumen mayor que el metal original, lo que causa que las capas se "abulten" o exfolien. Esto indica daño estructural profundo y oculto.
Eliminación y Evaluación de la Corrosión:
Primer Paso: La primera acción es siempre evaluar el daño contra los límites permitidos del fabricante (AMM/SRM).
Eliminación: Los productos de corrosión deben eliminarse mecánicamente (por ejemplo, con papel abrasivo) o químicamente, siguiendo el AMM. Los cepillos de alambre eléctricos a menudo están prohibidos en revestimientos estructurales, ya que son demasiado agresivos y pueden eliminar material sano.
Evaluación Después de la Eliminación: Después de la eliminación de la corrosión, el espesor del material restante debe medirse y compararse con los límites permitidos. Si el espesor restante está por debajo del mínimo, el componente debe reemplazarse.
Ejemplo de Cálculo: Si una pared de puntal tiene 2.0 mm de espesor y el manual permite una profundidad máxima de picadura del 10% del espesor de la pared, la profundidad de picadura permitida es de 0.2 mm. Una picadura de 0.3 mm excede este límite, lo que requiere el reemplazo del componente.
Protección contra la Corrosión:
Recubrimiento de Cadmio: Un recubrimiento de sacrificio aplicado a sujetadores y componentes de acero. Los productos de corrosión blancos en un perno recubierto de cadmio indican que el recubrimiento se ha consumido y el perno debe reemplazarse.
Compuestos Inhibidores de Corrosión (CICs): Aplicados como una película delgada mediante pulverización o cepillado en estructuras internas para prevenir la entrada de humedad. Las capas gruesas pueden atrapar humedad y no son aceptables.
Instalación en Húmedo: Recubrir el vástago de un perno con un sellador o CIC antes de la instalación para prevenir la entrada de humedad y la corrosión por fretting.
2.5 Sujetadores
Remaches:
Utilizados para la fijación estructural permanente. El diámetro es típicamente 3 veces el espesor de la lámina más gruesa, y la longitud debe tener en cuenta el espesor total del material más la cantidad necesaria para formar la cabeza de taller. La selección siempre se basa en datos de ingeniería aprobados (AMM, SRM o tablas estándar).- Pernos y Tuercas:
Pernos AN: Identificados por las marcas en la cabeza. Un guion elevado o un asterisco indica acero resistente a la corrosión.
Tuercas Autoblocantes: Utilizan un inserto de nailon o una rosca metálica deformada para crear fricción y resistir el aflojamiento.
Reutilización: La reutilización solo está permitida si el par de apriete predominante cumple con los límites del AMM. Si la tuerca gira sin alcanzar el par especificado, la característica de bloqueo está desgastada y la tuerca debe reemplazarse.
Instalación: Se aprietan a un valor de par especificado en el manual de mantenimiento. El valor de par tiene en cuenta la fricción de la característica de bloqueo.
Tuercas Castelladas: Se utilizan con un pasador de chaveta para un bloqueo positivo. Si el par está por debajo del mínimo, la tuerca debe aflojarse y volver a apretarse. El pasador de chaveta debe reemplazarse después de cualquier ajuste de par.
Sujetadores Hi-Lok: Un sistema de pasador y collar que proporciona una sujeción consistente y se instala desde un lado, eliminando la necesidad de una barra de apoyo.
Aplicación del Par de Apriete:
Extensión de Llave de Boca (Crowfoot) a 90°: Cuando se utiliza una extensión a 90 grados con respecto al mango de la llave, la longitud del brazo de palanca efectivo no se extiende, por lo que el par indicado es igual al par aplicado.
Extensión de Llave de Boca (Crowfoot) en Línea: La lectura debe recalcularse utilizando una fórmula que tenga en cuenta el aumento de la longitud del brazo de palanca.
Sobreapriete: Puede causar distorsión de la rosca, lo que reduce la capacidad de carga del perno. Dichos pernos deben reemplazarse.
2.6 Tuberías, Mangueras y Selladores
Mangueras Flexibles:
Números de Parte: Las mangueras se fabrican con números de parte específicos (por ejemplo, MS28741-4-12) que definen el tamaño, el material, la configuración de los accesorios y la clasificación de presión. Un número de guion diferente puede ser incompatible. Solo el número de parte exacto del IPC o del manual de mantenimiento es aceptable.
Inspección: Busque dobleces, rozaduras, abultamientos, ampollas y torsiones. Una manguera torcida induce tensión torsional en la trenza de refuerzo y debe reemplazarse.
Casquillos Engarzados (Swaged Ferrules): Un casquillo engarzado agrietado indica una pérdida de integridad estructural. El conjunto de manguera no se puede reparar y debe reemplazarse. No se permite el re-engarzado, ya que debe realizarse en un entorno controlado por el fabricante.
Selladores:
Selladores para Tanques de Combustible: La función principal es prevenir fugas de combustible. Deben ser resistentes al combustible, a los aditivos y a la degradación ambiental. No son materiales estructurales.
2.7 Ensayos No Destructivos (END)
Los métodos END se utilizan para detectar defectos sin dañar el componente.
Inspección por Líquidos Penetrantes: Detecta discontinuidades superficiales (grietas, porosidad). Una línea continua de indicaciones indica una grieta superficial.
Inspección por Partículas Magnéticas (MPI): Detecta grietas superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos (acero). Cualquier indicación lineal es motivo de rechazo.
Ensayos Ultrasónicos: Utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para detectar defectos internos como la delaminación en estructuras compuestas o unidas.
Corrientes de Eddy (Corrientes Parásitas): Detecta defectos superficiales y subsuperficiales en materiales conductores.
Prueba de Golpeteo (Tap Testing): Un método acústico simple utilizado para detectar desuniones y delaminaciones en estructuras compuestas al escuchar un sonido sordo.
3. Fórmulas, Regulaciones y Procedimientos Importantes- **Marco Regulatorio:**
Reglamento (UE) N.º 1321/2014, Anexo III (Part-66): Define los requisitos para la certificación del personal de mantenimiento.
Part-145: Define los requisitos para las organizaciones de mantenimiento, incluido el uso de datos aprobados.
AMC/GM (Medios de Cumplimiento Aceptables/Material de Orientación): Proporciona orientación sobre cómo cumplir con los reglamentos.
Procedimientos Clave:
Eliminación de Corrosión: Debe seguir los procedimientos del AMM/SRM. El primer paso es la evaluación contra los límites permitidos.
Verificación de Par de Apriete: Si una tuerca gira sin alcanzar el par, la característica de bloqueo está desgastada. Si el par está por debajo del mínimo, afloje y vuelva a apretar.
Reparación de Soldadura: Para acero inoxidable e Inconel, la preparación estricta de la superficie y el precalentamiento son esenciales para prevenir grietas. Las reparaciones con epoxi no son aceptables para componentes de escape.
Evaluación de Daños: Todos los daños deben medirse y compararse con los límites permitidos en el AMM/SRM. Si están dentro de los límites, el componente es aeronavegable. Si están fuera de los límites, debe repararse según datos aprobados o reemplazarse.
Fórmulas:
Profundidad de Picadura Permitida: (por ejemplo, 10% del espesor de pared). Cálculo:
Profundidad Permitida = Espesor de Pared × 0.10.Par con Extensión en Línea:
Par Indicado = (Par Aplicado × L) / (L + E) donde L es la longitud de la llave y E es la longitud de la extensión.4. Relaciones Comunes Entre Conceptos
Propiedades del Material ↔ Aplicación: La alta resistencia del acero se utiliza para el tren de aterrizaje, el peso ligero del aluminio para la estructura del fuselaje, la resistencia a la corrosión del titanio para los largueros y la claridad óptica del acrílico para las ventanas.
Corrosión ↔ Degradación del Material: La corrosión es el mecanismo principal de degradación de los metales. El tipo de corrosión (por ejemplo, por rozamiento, galvánica, por picaduras) está directamente relacionado con el entorno de servicio y los materiales en contacto.
Daño ↔ Aeronavegabilidad: La relación entre un defecto (abolladura, grieta, corrosión) y su tamaño relativo a los límites permitidos determina si un componente es aeronavegable o debe repararse/reemplazarse.
Condición del Elemento de Fijación ↔ Integridad Estructural: La condición de un elemento de fijación (por ejemplo, característica de bloqueo desgastada, distorsión de la rosca, corrosión) impacta directamente en su capacidad para soportar carga y mantener la integridad de la unión.
END ↔ Tipo de Defecto: La elección del método de END está directamente relacionada con el tipo de defecto y material. Ultrasonido para delaminación interna, líquidos penetrantes para grietas superficiales y partículas magnéticas para materiales ferromagnéticos.
5. Puntos Típicos de Enfoque del Examen
Corrosión: Tipos de corrosión (especialmente por rozamiento y exfoliación), causas y la secuencia correcta de acciones para la evaluación y eliminación. Cálculo de la profundidad de picadura permitida.
Elementos de Fijación: Identificación de pernos AN (marcas de cabeza), los criterios de reutilización para tuercas autoblocantes, la aplicación del par (especialmente la regla de los 90° con adaptador de codo) y la acción correcta para una tuerca que gira con par bajo.
Identificación de Materiales: Propiedades del titanio (no magnético, ligero) y los efectos del sobrecalentamiento en el acero de alta resistencia.
Límites de Daño: La decisión crítica de si un defecto (abolladura, grieta, despegue) está dentro o fuera de los límites permitidos y la acción posterior (retorno al servicio, reparación o reemplazo).
Elementos No Reparables: Grietas en acrílico (Plexiglás), férrulas engastadas agrietadas y acoplamientos flexibles de goma agrietados son siempre motivo de reemplazo.
Datos Aprobados: El requisito absoluto de utilizar el AMM,SRM, IPC, e instrucciones del fabricante para todas las acciones de mantenimiento, incluida la selección de piezas, los valores de par de apriete y los esquemas de reparación.
Inspección de mangueras y tuberías: La importancia de los números de pieza, la inaceptabilidad de la torsión y las causas de la hinchazón/ampollamiento.
Capítulo 5Módulo 5: Técnicas digitales / Sistemas electrónicos de instrumentosCapítulo 7Módulo 7A: Prácticas de mantenimiento
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