MATERIALES AERONÁUTICOS – 5IVF

Por Guillermo F. Méndez Luna

Impacto de la Corrosión en las Propiedades de los Materiales Aeronáuticos

La corrosión, un proceso químico, afecta los materiales de diversas maneras, alterando sus características y propiedades esenciales:

• Corrosión Uniforme o Generalizada: Se manifiesta como un adelgazamiento homogéneo del material sobre una superficie extensa o una gran proporción de esta, ocurriendo antes de una falla estructural.
• Corrosión por Picado (Pitting Corrosion): Es una forma localizada de deterioro que produce marcas, cavidades o huecos en el material. Se considera más peligrosa que la corrosión uniforme debido a su naturaleza concentrada.
• Corrosión por Hendidura (Crevice Corrosion): También es una forma localizada de corrosión, asociada con soluciones estancadas en microambientes. Se produce en áreas confinadas como filtraciones bajo juntas, arandelas, materiales aislantes, sujetadores, roscas, dobleces, láminas superpuestas, abrazaderas, etc.
• Corrosión Galvánica: Ocurre cuando diferentes tipos de materiales metálicos entran en contacto entre sí en presencia de un medio electrolítico. Puede darse entre metales, aleaciones y otros materiales conductivos como el carbón o el grafito. El material con el potencial de corrosión más noble actúa como cátodo en la celda de corrosión.
• Corrosión por Erosión: Se define como la degradación acelerada del material en presencia de un movimiento relativo de alta velocidad, combinando desgaste mecánico y efectos abrasivos. Ranuras, cavidades, huellas redondeadas y ondulaciones en la superficie son indicadores característicos de esta forma de corrosión.

Estos son los tipos de corrosión más frecuentes, que generan daños significativos en el material, modificando por completo sus características originales.

Corrosión Galvánica en Chapa de Aluminio con Impurezas de Cromo

Consideremos una chapa de aluminio que contiene impurezas de cromo en su superficie, como se ilustra en la Figura 2. Si esta chapa se encuentra en un ambiente con una humedad relativa del 80%, la elevada humedad propiciará la formación de una delgada capa de agua sobre la superficie del metal.

En esta situación, el agua actuará como electrolito. El aluminio, al ser menos noble, se comportará como ánodo, mientras que el cromo, más noble, actuará como cátodo. La conducción de electrones se establecerá por el contacto directo entre el cromo y el aluminio, formando una celda galvánica.

Esta pequeña segregación de cromo provocará el picado del aluminio en sus alrededores. Este picado se transformará en un pequeño concentrador de tensiones que, en conjunto con la corrosión y la tensión mecánica, puede desencadenar una falla conocida como corrosión por fatiga, un fenómeno que se abordará más adelante.

Interpretación de la Corrosión en Componentes Aeronáuticos

La siguiente imagen ilustra un ataque corrosivo específico en una pieza:

La imagen anterior nos muestra un ataque corrosivo. Es fundamental comprender que la probabilidad de un problema de corrosión y las medidas de control requeridas varían significativamente, ya que algunas partes de un sistema pueden estar expuestas a sustancias más corrosivas que otras.

La mayoría de los ataques corrosivos se inician en las superficies metálicas expuestas a un ambiente agresivo. En la imagen, se puede observar claramente una corrosión intergranular, un tipo de deterioro que afecta los límites de grano del material.

Clasificación y Descripción de los Tipos de Corrosión

A continuación, se explican brevemente diversas clasificaciones de corrosión, destacando sus características principales:

1. Corrosión Generalizada o Uniforme (Uniform or General Corrosion): Se caracteriza por un adelgazamiento homogéneo del material sobre una superficie extensa o una gran proporción de esta, ocurriendo antes de una falla estructural.
2. Corrosión Galvánica (Galvanic Corrosion): Ocurre cuando diferentes tipos de materiales metálicos entran en contacto entre sí en presencia de un medio electrolítico. Puede darse también entre metales, aleaciones y otros materiales conductivos como el carbón o el grafito. El material con el potencial de corrosión más noble se convierte en el cátodo de la celda de corrosión.
3. Exfoliación (Exfoliation Corrosion): Es una corrosión subsuperficial que comienza en una superficie limpia, pero se propaga por debajo de ella. Difiere de la corrosión por picadura en que el ataque presenta una apariencia laminar, como capas que se desprenden.
4. Corrosión por Esfuerzos (Stress Corrosion Cracking – SCC): Esta forma de corrosión ocurre en materiales y/o aleaciones sometidos a esfuerzos de tensión y expuestos a determinados ambientes agresivos. Este tipo de ataque da lugar a grietas que provocan la rotura del metal, generalmente originándose perpendiculares al esfuerzo aplicado. En el proceso de corrosión por esfuerzos, se distinguen claramente dos etapas: la formación de la grieta (periodo inicial) y la propagación de dicha grieta.
5. Corrosión por Fatiga (Corrosion Fatigue): Se define como el proceso a través del cual se produce agrietamiento por la acción simultánea y combinada de una tensión cíclica y la presencia de un medio agresivo desde el punto de vista de la corrosión.
6. Corrosión Filiforme (Filiform Corrosion): Es un tipo de corrosión localizada que puede afectar a algunos metales pintados (normalmente acero, aluminio y magnesio). Suele ocurrir en piezas expuestas a atmósferas marinas y da lugar al deterioro del recubrimiento protector y a un ataque en forma de filamentos del metal base.
7. Picadura (Pitting Corrosion): Es una forma localizada de deterioro que produce marcas, cavidades o huecos en el material. La picadura se considera más peligrosa que el daño por corrosión uniforme.
8. Corrosión Intergranular (Intergranular Corrosion): Es un deterioro por corrosión localizada en y/o adyacente a los límites de grano de una aleación. Bajo condiciones ordinarias, si un metal se corroe uniformemente, los límites de grano serán solo ligeramente más reactivos que la matriz. Sin embargo, bajo otras condiciones, las regiones de límite de grano pueden ser muy reactivas, resultando en una corrosión intergranular que origina pérdida de la resistencia de la aleación e incluso la desintegración en los bordes de grano.
9. Corrosión por Contacto (Fretting Corrosion): La corrosión por contacto se puede producir cuando metales de diferente reactividad están en contacto directo y sometidos a pequeños movimientos relativos o vibraciones.
10. Corrosión por Celda de Concentración (Concentration Cell Corrosion): El área del metal en contacto con una alta concentración de iones metálicos será catódica y, por lo tanto, protegida de la corrosión. Por el contrario, el área de metal en contacto con una baja concentración de iones metálicos será anódica y, consecuentemente, corroída.
11. Corrosión Microbiológica (Microbial Corrosion – MIC): Es la corrosión afectada por la presencia o actividad de microorganismos en biopelículas sobre la superficie del material corroído. Este material puede ser metálico o no metálico.

Vías de Introducción de la Corrosión en Aeronaves: Fabricación y Factores Externos

La corrosión puede manifestarse en una aeronave a través de dos vías principales:

1. Factores de Fabricación: En esta categoría, se incluyen elementos relacionados con el diseño y la manufactura. Un factor crucial es la selección del tipo de material, que debe ser el adecuado para la función y el entorno operativo de la pieza. Errores en la elección o en los procesos de fabricación pueden introducir susceptibilidades a la corrosión.
2. Factores Ambientales y Operacionales: Estos factores abarcan las condiciones externas y el uso de la aeronave. Algunos ejemplos incluyen:
   • El ambiente de operación: aeronaves que operan cerca del mar son más propensas a la corrosión debido a la salinidad.
   • Las fuerzas y tensiones a las que se someten los materiales durante el vuelo y el aterrizaje.
   • La exposición a la intemperie si la aeronave no se almacena adecuadamente.
   • El diseño y construcción de la aeronave, que puede crear zonas vulnerables a la acumulación de humedad o contaminantes, facilitando la corrosión.

Zonas de Mayor Riesgo de Corrosión en Aeronaves

Aunque la corrosión puede presentarse en cualquier parte de una aeronave, existen zonas con un potencial de riesgo significativamente mayor debido a sus condiciones operativas y de exposición. A continuación, se enumeran y explican estas áreas críticas:

• Áreas Afectadas por los Gases de Escape (Exhaust Trail Areas): Los gases de escape son altamente corrosivos y se emiten a altas temperaturas. Esta combinación de agresividad química y calor facilita las reacciones corrosivas con los metales circundantes.
• Compartimiento de la Batería: Los vapores generados por las baterías (ácidos o alcalinos) son extremadamente corrosivos y difíciles de contener, lo que representa un riesgo constante para las estructuras y componentes cercanos.
• Compartimiento del Tren de Aterrizaje: Los huecos en las alas o el fuselaje destinados al tren de aterrizaje son zonas muy expuestas a elementos como barro, agua, gravilla y otros desechos. El contacto continuo con estos agentes puede degradar progresivamente la protección anticorrosión del tren, una estructura fundamental para la seguridad de la aeronave.
• Revestimiento Exterior: Si bien la chapa exterior del avión, con su recubrimiento y pintura, suele resistir bien la corrosión, las uniones remachadas y las juntas son puntos vulnerables. En estas áreas, la acumulación de humedad y la interrupción de la capa protectora facilitan el inicio y la propagación de la corrosión.
• Tomas de Admisión y Refrigeración de Motores: La constante erosión causada por la suciedad, el polvo suspendido en el aire, la gravilla de las pistas de aterrizaje y la lluvia tiende a eliminar la capa protectora de estas zonas, dejándolas expuestas a ataques corrosivos.

Métodos de Eliminación de la Corrosión en Componentes Aeronáuticos

Los siguientes métodos se utilizan para eliminar la corrosión ya existente en los materiales, restaurando su integridad superficial:

1. Lijado: Consiste en el uso de lijas de diferentes granos y abrasivos, aplicadas de forma manual o con lijadoras eléctricas, para remover las capas corroídas.
2. Chorreado (Blasting): Este método implica proyectar a alta velocidad un polvo abrasivo contra la superficie mediante un equipo neumático, lo que permite arrancar el material corroído. Es útil para tratamientos superficiales, eliminación de pintura y erradicación de la corrosión.
3. Cepillado: La corrosión se elimina mecánicamente con un cepillo, ya sea de forma manual o acoplado a una herramienta eléctrica como una taladradora. Es crucial tener precaución para evitar el sobrecalentamiento de la pieza. Se deben evitar cepillos de cerdas blandas (como aleaciones de cobre) que puedan dejar residuos y propiciar futuras corrosiones. Se recomiendan cepillos de acero inoxidable o materiales no metálicos, especialmente para aceros de baja resistencia.
4. Uso de Estropajos Abrasivos: Permiten limpiar la superficie sin dañar el material base. Es importante seleccionar la dureza adecuada del estropajo. Comúnmente se utilizan para eliminar la corrosión en aceros de alta resistencia.
5. Esmerilado: En este proceso, un abrasivo adherido a una muela giratoria remueve material. Se debe operar con cuidado para evitar la eliminación excesiva de material o el sobrecalentamiento de piezas, especialmente en aceros de alta resistencia.
6. Recorte de la Pieza: Cuando la corrosión ha causado un daño significativo e irreparable en una parte de la pieza, se procede a cortar y eliminar toda la zona afectada utilizando herramientas como sierras, fresas o taladros. Posteriormente, la zona cortada se repara o cubre con parches adecuados para restaurar la funcionalidad y seguridad.

Operación Primaria en la Protección Anticorrosión: Preparación de la Superficie

La operación primaria y común en la mayoría de los métodos de protección contra la corrosión es el tratamiento de limpieza o preparación de la superficie. Este proceso implica la eliminación de contaminantes, óxido superficial y calamina, con el objetivo fundamental de mejorar la adhesión de los recubrimientos protectores o tratamientos posteriores sobre la superficie de los materiales.

Variabilidad de los Procesos de Eliminación de Corrosión según la Zona y el Tipo de Daño

La respuesta es no. Los procesos de eliminación de la corrosión no son uniformes ni independientes de la zona a tratar. La elección del método adecuado (químico o mecánico) depende de varios factores críticos:

• Tipo de Corrosión: Diferentes tipos de corrosión requieren enfoques específicos para su eliminación efectiva.
• Grado de Avance de la Corrosión: No se utiliza el mismo proceso para una corrosión ligera que para una corrosión severa. La profundidad y extensión del daño determinan la agresividad del tratamiento.
• Exposición de la Zona: No todas las áreas de la aeronave están expuestas de la misma manera a agentes corrosivos o a tensiones mecánicas.
• Material del Componente: Cada área puede estar fabricada con un material distinto, y los métodos de eliminación deben ser compatibles con las propiedades de dicho material para evitar daños adicionales.

Por lo tanto, es fundamental realizar una evaluación detallada antes de seleccionar el proceso de eliminación de corrosión más apropiado.

Clasificación de Daños por Corrosión: Ligera, Moderada y Severa

Los daños por corrosión se clasifican en tres niveles principales, diferenciados por su apariencia y profundidad de penetración:

• Corrosión Ligera: Se caracteriza por una decoloración superficial o picaduras con una profundidad máxima de aproximadamente 0.001 pulgadas. Este tipo de daño se elimina generalmente mediante un lijado ligero, manual o con un tratamiento químico mínimo.
• Corrosión Moderada: Presenta una apariencia similar a la corrosión ligera, pero puede incluir ampollas o evidencia de descamación y pelado. Las profundidades de las picaduras pueden alcanzar hasta 0.010 pulgadas. Este tipo de daño se elimina habitualmente mediante un lijado mecánico más extenso.
• Corrosión Severa: Su apariencia general puede ser similar a la corrosión moderada, pero con ampollas, peladuras o descamación mucho más pronunciadas. Las profundidades de las picaduras superan las 0.010 pulgadas. Este nivel de daño requiere generalmente un lijado o pulido mecánico extensivo para su eliminación.

¿Qué es el CPCP? Programa de Control de Corrosión en Aeronaves

El CPCP (Corrosion Prevention and Control Program) es un sistema diseñado para controlar la corrosión en la estructura primaria de una aeronave. Su función principal no es eliminar por completo todas las condiciones de corrosión, sino gestionarla y mantenerla a un nivel que no comprometa la aeronavegabilidad continua del avión. Es un componente esencial de la estrategia de mantenimiento para garantizar la seguridad y la vida útil de la aeronave.

Importancia del Mapa de Corrosión en la Circular AC43-4A

El mapa al que se refiere la circular AC43-4A ilustra las diferencias en la susceptibilidad a ataques corrosivos entre diversas zonas geográficas de cada continente. Este mapa es de vital importancia porque, al comprender qué tan propensa es una región a la corrosión, se pueden implementar medidas preventivas más efectivas y adaptadas para el mantenimiento y servicio de las aeronaves que operan en dichas áreas. Su estudio permite optimizar las estrategias de protección y prolongar la vida útil de los componentes aeronáuticos.