Las regulaciones de la FAA (Administración Federal de Aviación) requieren que el personal de mantenimiento de aeronaves use solo productos químicos aprobados. Cuando el incumplimiento de este requisito legislativo puede tener graves consecuencias para la seguridad de las aeronaves y del personal, ¿cómo puede un técnico de mantenimiento asegurarse de que lo cumplan? Las hojas de datos técnicos y el cumplimiento de los criterios de prueba aprobados brindan la respuesta.
Pérdida de Las Aeronaves Debido a La Fragilización por Hidrógeno
El Chinook 89-00173 estaba en un ejercicio de vuelo de contorno cerca de Fort Richardson, Alaska, el 10 de octubre de 1992. La tripulación experimentó una pérdida parcial de control y la aeronave comenzó a girar. La aeronave se impactó contra el suelo, pero permaneció en posición vertical, y aunque la aeronave quedo destruida los ocupantes escaparon con vida [1].
La investigación posterior descubrió que la causa del accidente fue una falla del sujetador en el actuador de refuerzo superior, debido a la fragilización por hidrógeno por una causa desconocida. Sin embargo, sabemos que el uso de líquidos de limpieza no aprobados o inapropiados en productos de aviación puede causar fragilización por hidrógeno, corrosión y otros defectos graves.
Riesgos para Las Aeronaves por Los Limpiadores Químicos
El daño químico a la aeronave es un problema de seguridad de vuelo, que afecta gravemente la integridad del fuselaje y del motor. El evento de Chinook 89-00173 no es infrecuente, con archivos de accidentes e informes de daños estructurales que citan casos de corrosión, fatiga y fallas en la estructura del avión. Aunque los impactos ambientales o la inspección y el mantenimiento deficientes también contribuyen a tales eventos, el uso de agentes de limpieza inadecuados en las aeronaves es un riesgo crítico con resultados graves y costosos.
Las siguientes fotos muestran los efectos del uso de un producto de limpieza conocido, pero no aprobado en los fuselajes. La corrosión blanca es fácilmente evidente y requiere una reparación extensa para restaurar la integridad estructural. Dejando a un lado la corrosión, las pruebas independientes realizadas por el Departamento de Defensa encontraron que el limpiador es un catalizador para la fragilización por hidrógeno en aleaciones de metal y aluminio estresadas.
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| Corrosión blanca en el marco inferior del fuselaje | Corrosión evidente en la viga transversal del piso |
El mantenimiento de rutina identificará el tipo de degradación evidente en las fotos, sin embargo, las uniones del fuselaje y los componentes estructurales sometidos a tensión también pueden haber estado en contacto con el limpiador, siendo la falla la primera y única indicación.
Causas de La Corrosión de Los Aviones
Dos clasificaciones de la corrosión de las aeronaves [2] son de interés cuando se considera el efecto de los productos de limpieza; ataque químico directo y ataque electroquímico. Ambas formas de corrosión convertirán un metal nuevamente en un compuesto metálico, que podría ser óxido, sulfato o hidróxido.
El ataque químico directo se refiere a la exposición de una superficie desnuda a un gas o líquido cáustico. Piense en derrames de ácido de batería en una bahía de aviónica, estructuras de ataque de ácido úrico alrededor de los baños de los aviones o escapes de motores calientes que inciden en las estructuras de las alas. Los agentes de limpieza cáusticos son igualmente capaces de causar una corrosión agresiva si no se usan según lo especificado por el fabricante.
Un ataque electroquímico ocurre en dos metales diferentes en presencia de un electrolito. El efecto es similar a una batería, donde un metal actúa como cátodo y el otro como ánodo. La presencia del electrolito asegura que la corriente fluya del ánodo al cátodo, con el ánodo volviendo a un compuesto metálico y erosionándose. El agua salada o los productos de limpieza no aprobados pueden ser electrolitos ideales para facilitar esta transacción, particularmente cuando quedan atrapados en las uniones de los traslapos o en las grietas de los fuselajes.
Como medida del impacto de la corrosión en la aviación, el Departamento de Marina de los EE. UU. estimó que el costo anual de la corrosión en sus aeronaves superó los 2600 millones de USD, y la falta de disponibilidad de las aeronaves debido a la corrosión equivale al 22.4 % [3].
Una tercera clasificación más específica del impacto químico es más insidiosa que la corrosión química y electroquímica. Insidiosa porque se hace evidente solo cuando falla un componente, pero los productos químicos de limpieza pueden iniciarlo. Se llama fragilización por hidrógeno.
¿Qué Es La Fragilización por Hidrógeno??
La fragilización por hidrógeno es un fenómeno complejo que se define como la pérdida permanente de ductilidad en un metal o una aleación causada por átomos de hidrógeno o iones difusibles presentes en el metal o la aleación mientras está bajo tensión [4,5].
Aunque el hidrógeno se puede disolver en un componente durante la fabricación, el tratamiento térmico y otros métodos mecánicos se emplean como mitigación. Nuestro enfoque está en los procesos químicos o electroquímicos que pueden generar iones de hidrógeno en la superficie de un metal antes de propagarse a través de la estructura metálica.
La falla debido a la fragilización por hidrógeno ocurre cuando el hidrógeno atómico dentro del metal o la aleación se difunde o se mueve al área de mayor tensión. A medida que aumentan las concentraciones del hidrógeno, el metal o la aleación pierde ductilidad y se vuelve quebradizo.
Eventualmente, la concentración de hidrógeno alcanza un punto en el que la tensión causará una microfisura. El hidrógeno se mueve hacia la punta de la grieta, que continúa expandiéndose. Eventualmente, el metal o la aleación se sobrecargan y se rompen con tensiones considerablemente menores que la resistencia diseñada del componente.
La acción de algunos productos de limpieza depende de las soluciones ácidas débiles para su efecto. Sin embargo, los ácidos en solución liberan iones de hidrógeno que son lo suficientemente pequeños para penetrar las capas superficiales protectoras. Estos iones se absorben en el metal base y se reducen a hidrógeno antes de propagarse a través del metal como se describió anteriormente [6].
Evitar Daños por Fragilización por Hidrógeno y Corrosión
La circular de asesoramiento de la aviación federal 43-205 proporciona criterios de prueba para calificar agentes de limpieza generales para su aplicación a productos de aviación. La circular de asesoramiento está diseñada para garantizar que dichos agentes no degraden la aeronavegabilidad. Usando estándares tomados de la industria aeronáutica, el ejército y la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE, por sus siglas en inglés), se aplican seis pruebas a los productos químicos utilizados para la limpieza general de las superficies pintadas y sin pintar.
- Prueba de corrosión tipo sándwich ASTM 1110
- Prueba de corrosión por inmersión ASTM F483
- Fragilización por hidrógeno ASTM F519
- Efecto sobre superficies pintadas ASTM F502
- Prueba de agrietamiento de acrílico ASTM F484
- Residuo ASTM F485.
La AC 43-205 de la Administración Federal de Aviación no constituye una regulación y, por lo tanto, las pruebas no son obligatorias. Sin embargo, las reglamentaciones de la FAA requieren que cada persona certificada se asegure de que los agentes químicos utilizados en los productos de aviación que no cumplan con estas pruebas cumplan con los estándares equivalentes aprobados por la FAA a través de una solicitud de un método alternativo de cumplimiento (AMOC).
Criterios de Prueba del Agente de Limpieza para Corrosión y Fragilización
Echaremos un vistazo a las seis pruebas de la AC 43-205 para comprender cómo se realizan y qué miden.
Prueba de Corrosión Tipo Sándwich ASTM 1110
Esta prueba determina si las aleaciones de aluminio estructural de las aeronaves pueden corroerse o dañarse de otra manera por la aplicación rutinaria de un producto de limpieza. Mide el potencial de corrosión del producto cuando queda atrapado entre dos superficies en contacto. Es aplicable para productos granulares secos o líquidos.
Las piezas de prueba de aluminio se intercalan entre sí, separadas por papel de filtro saturado en el producto de limpieza. Una pieza de prueba usa un producto de limpieza concentrado, la segunda una solución de limpieza diluida y la tercera pieza de prueba de control usa agua. Luego se colocan en un ambiente controlado durante siete días y se alternan entre aire ambiente tibio y aire húmedo tibio.
Las dos piezas expuestas al producto de limpieza se someten a una evaluación visual cualitativa después del ensayo. La evaluación visual busca determinar si las caras expuestas al producto de limpieza presentan mayor corrosión que la probeta expuesta únicamente al agua. Cualquier corrosión mayor que la del control es motivo de rechazo.
Prueba de Corrosión por Inmersión ASTM F483
Similar a la prueba anterior, la prueba de control de inmersión determina si las aleaciones de aluminio estructural de la aeronave pueden corroerse por la exposición a productos químicos.
La pieza de prueba se pesa con precisión y luego se sumerge en el producto químico durante un tiempo prescrito. Después de la inmersión, la pieza de prueba se pesa por 24 horas y siete días después de la exposición. Además de la evaluación cuantitativa de la pérdida de peso, se realiza un examen visual cualitativo para determinar el alcance de cualquier corrosión o picadura. Una pérdida de peso promedio de metal superior a 10 mg es causa de falla.
Fragilización por Hidrógeno ASTM F519
La ASTM F519 expone una pieza de prueba de metal o aleación al líquido de limpieza, como se experimentaría en el servicio. Después de la exposición, la pieza de prueba se somete a una prueba de tracción con una carga prescrita. Para pasar la prueba, la pieza de prueba debe cumplir o superar las 200 horas con carga sin fracturarse.
Efecto Sobre Superficies Pintadas ASTM F502
Aunque hemos visto que la fragilización por hidrógeno puede ocurrir incluso con una capa adecuada de pintura, los efectos corrosivos de los fluidos pueden mitigarse con una capa de superficie correctamente aplicada y mantenida. Sin embargo, los productos de limpieza pueden contener ingredientes que ablandan o destruyen la importante barrera protectora, dejando la superficie inferior vulnerable al ataque químico o electroquímico.
La ASTM F502 determina el efecto de las soluciones y concentrados de limpieza en las superficies pintadas de los aviones. En el proceso, los paneles de prueba se preparan y curan siguiendo la especificación de la aplicación de pintura pertinente. Luego se aplica la solución de limpieza.
Se realiza una evaluación cualitativa del grado de rayado y decoloración. Por el contrario, una evaluación semicuantitativa utiliza una serie de lápices preparados de dureza progresiva para determinar el lápiz más suave necesario para romper la película de pintura antes y después de la exposición al producto de limpieza. Un criterio de aprobación no requiere mayor cambio en la dureza del lápiz.
Prueba de Agrietamiento de Acrílico ASTM F484
Muchos parabrisas y ventanas de aviones están fabricados con paneles de acrílicos curvos, por lo que es importante conocer el efecto de los productos de limpieza en la integridad del artículo. Los estudios han demostrado que el agrietamiento por estrés en las superficies acrílicas requiere la presencia de dos factores. El laboratorio de pruebas debe aplicar tensión a la lámina acrílica en presencia de un líquido o solvente agresivo. Si se permite que progrese sin control, el agrietamiento por estrés puede provocar fallas [7].
El estándar ASTM F484 determina el efecto que tendrá un compuesto líquido o semilíquido sobre un material acrílico transparente sujeto a tensión de flexión. Se preparan tres paneles de prueba, conforme a MIL-PRF-5425, 8184 y 25690, respectivamente.
La F484 prescribe la plantilla y el procedimiento de tensión a seguir, con una prueba visual después de 10 minutos de precarga para asegurarse de que no se hayan producido grietas. Luego se empapa un hisopo de algodón en el líquido de prueba y se coloca sobre la superficie del panel acrílico. La prueba tendrá una duración máxima de 8 horas, con inspecciones de agrietamiento a los 30 minutos y a las 1, 2, 4 y 8 horas. La prueba termina cuando se observa agrietamiento o degradación.
Un informe de los resultados indicará si la pieza de prueba no se afectó, tuvo un ligero agrietamiento, se agrietó, se onduló o se tiñó. También indicará el tiempo que tarda el producto de limpieza en degradar la superficie.
Residuo ASTM F485
Este estándar define un procedimiento para determinar el efecto de los limpiadores en superficies de aeronaves sin pintar. Utiliza la observación visual para garantizar que los limpiadores no dejen un residuo que deje una mancha permanente que deba eliminarse puliéndose una vez que esté seca
El proceso implica el uso de dos paneles de prueba limpios de aleación de titanio y aluminio. Estos paneles se sumergen durante 5 minutos en la solución de limpieza hasta la mitad de su superficie. Se secan en un horno, se enfrían y se enjuagan al retirarlos de la solución. Luego se realiza una inspección visual para detectar la presencia de residuos o manchas.
El informe final deberá indicar la concentración a la que se realizó la prueba y el diluyente con el que se mezcló. También hay que tener en cuenta el aspecto del panel.
Estándares Equivalentespara MRO de Aviación
Aunque el cumplimiento de la AC 43-205 de la FAA es un método para garantizar que su producto de limpieza no cause daño, otros estándares aceptables utilizan pruebas iguales o similares. La compañía de aviones Boeing publica un estándar titulado Boeing D6-17487 Rev N para limpiadores generales y exteriores y ceras líquidas, abrillantadores y compuestos para pulir. Este estándar utiliza cuatro de las seis pruebas anteriores, omitiendo las pruebas de inmersión y residuos.
Airbus emite un estándar llamado Airbus AIMS 09-00-002 para la evaluación de materiales de mantenimiento, limpieza exterior y general. Este estándar utiliza las seis pruebas anteriores. La especificación militar Mil-PRF-85570 utiliza las seis pruebas anteriores, más otras seis que cubren aspectos como la inflamabilidad, el punto de inflamación y la corrosión de la placa de cadmio.
La siguiente tabla enumera los estándares populares con los que cumplen muchos productos de limpieza de aviación.
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Airbus |
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AMS |
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ASTM International |
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Especificaciones Boeing |
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Especificaciones militares |
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Las regulaciones de la FAA exigen que aquellos en el mantenimiento de aeronaves garanticen la aceptabilidad de los productos utilizados en los artículos de aviación. Podemos hacerlo consultando la ficha técnica emitida por el fabricante para el producto específico. Sin embargo, también establecen que, si el fabricante de un producto de aviación indica que se use un producto de limpieza en particular, hemos cumplido con nuestra obligación al cumplir con las instrucciones del fabricante. La suposición subyacente es que el fabricante ha asegurado el cumplimiento del producto de limpieza a través de un método alternativo de cumplimiento (AMOC).
Productos de Limpieza para Aviación Techspray
En Techspray, creemos que nuestros productos no deberían causar daño, ya sea al producto de aviación en el que se usa, a la persona que lo usa o al medio ambiente. Nuestra amplia gama de productos de limpieza para aviación cumple con los criterios de prueba que lo certifican.
Mantenemos un equipo de químicos y especialistas en aplicaciones que pueden revisar sus requisitos y recomendar la solución de limpieza de aviación más adecuada para su propósito. Si necesita que un producto de limpieza cumpla con un estándar específico, agradeceríamos su llamada para analizar cómo podemos ayudarlo a desarrollar un producto que satisfaga sus necesidades operativas y de cumplimiento.
Todos los empleados de la aviación tienen la obligación moral y reglamentaria de garantizar que los productos que utilizan no representen un peligro para la seguridad e integridad de las aeronaves. Más allá de esas obligaciones, los costos para las empresas derivados de la reducción de la disponibilidad de aeronaves, el aumento del control de la corrosión y el aumento de las primas de seguros son considerables. Los operadores pueden seleccionar productos de limpieza seguros, rentables y conformes al garantizar la conformidad con los criterios de prueba que cumplen con sus obligaciones al tiempo que reducen los costos operativos.
Para obtener más información sobre los mejores solventes para evitar la corrosión y fragilización de las superficies de las aeronaves, comuníquese con su especialista en aplicaciones de Techspray a info@itwcce.com o al 678-726-5623.
Referencias
[1] https://chinook-helicopter.com/maintenance/issues/cleaners/cleaners.html
[2] https://www.aircraftsystemstech.com/2019/03/types-of-corrosion-aircraft-cleaning.html
[4] https://www.boltcouncil.org/files/HydrogenEmbrittlementInSteelFasteners-Brahimi.pdf
[5] https://www.tau.ac.il/~chemlaba/Files/Electrodeposition/13208_02.pdf
[6] https://www.futurecleansystems.com/how-corrosion-relates-to-cleaning/
