Los análisis de limpieza técnica son primordiales en la industria aeroespacial, ya que pequeños contaminantes —invisibles a simple vista֫—pueden acortar la vida útil de un sistema, a través de disfunciones o incluso fallas. Este análisis es particularmente importante en aquellos sistemas cruciales, como las turbinas y las líneas o tanques de combustible. Con el fin de prevenir estos riesgos, la detección microscópica de la contaminación por partículas en los componentes aeroespaciales manufacturados se ha convertido en un aspecto fundamental para las etapas de aseguramiento y control de calidad.
A través de esta publicación, nos centramos un poco más en lo que son las normas y los procesos a nivel de los análisis de limpieza técnica en la industria aeroespacial. Además, se pone en manifiesto las soluciones que facilitan la distribución del trabajo de inspección, a la vez que aumentan la confianza en los datos provenientes de la limpieza técnica.
Normas de la limpieza técnica para el sector aeroespacial
La concienciación sobre el rendimiento potencial de los productos y sobre los riesgos de seguridad asociados han llevado al establecimiento de normas rigurosas con respecto a la limpieza técnica, ya sea a nivel de la propia empresa o a nivel mundial. Estas normas exigen la recolección de información detallada acerca de la naturaleza y cantidad de contaminación por partículas de los componentes manufacturados.
Para cumplirla, varios fabricantes de componentes aeroespaciales han puesto su confianza en sistemas microscópicos especialmente diseñados para evaluar la limpieza técnica. Tales sistemas respaldan la monitorización de la limpieza técnica en los entornos de producción, lo que permite disminuir las paradas de producción, así como las pérdidas de energía y de material.
Ejemplo de un sistema de limpieza técnico microscópico
¿Cómo la limpieza técnica evalúa los componentes aeroespaciales?
El proceso de análisis de limpieza técnica inicia con la selección aleatoria de piezas a partir de una línea de producción. Estas piezas pasan por la etapa de muestreo: un proceso de extracción en el que se retiran las partículas de las superficies de cada pieza seleccionada para analizarlas.
En pocas palabras, este proceso de extracción se divide en los siguientes pasos:
- Lavado de la pieza —permite que las partículas sean capturadas en un fluido de aclarado.
- Las partículas en el líquido pasan por un filtro para que estas últimas sean recogidas por una membrana.
- Tras su secado, la membrana es pesada para indicar el nivel de contaminación de la pieza lavada.
Es importante tener en cuenta que el peso de la membrana ofrece una mínima parte de información. Por consiguiente, para entender los detalles concretos de la contaminación por partículas, como a través de su tipo y tamaño, debe llevarse a cabo un análisis con un microscopio óptico.
Los resultados provenientes de este análisis son clave, dado que permiten clasificar las partículas según las normas internacionales. Posteriormente, se deben generar informes pormenorizados sobre la naturaleza de dichas partículas en los que se incluye —entre otras especificaciones: la forma, la distribución del tamaño y los niveles de contaminación según cada clase de partícula.
Información recogida sobre las partículas metálicas y de otros tipos
La información sobre la naturaleza de cada partícula es esencial para poder distinguirlas entre aquellas fibrosas o no fibrosas, o aquellas metálicas y no metálicas. Identificación de las partículas metálicas —es imperativa en varias aplicaciones de limpieza técnica debido a las siguientes razones:
- Las partículas metálicas son más duras que las partículas no metálicas y más proclives a dañar los componentes bajo análisis.
- Las partículas metálicas pueden tener efectos graves en las propiedades mecánicas y eléctricas.
Por ejemplo, las partículas metálicas en los motores de combustión interna no se queman; por tanto, con el paso del tiempo, pueden reducir la vida útil de los componentes. Las partículas metálicas también plantean riesgos a nivel de la producción de las baterías de iones de litio debido a la alta conductividad eléctrica de los materiales metálicos. Es de destacar que las impurezas, que van introduciéndose a lo largo de un proceso, pueden causar cortos circuitos y fallas en las baterías.
Si los resultados provenientes de los análisis microscópicos muestran un número de partículas que excede el límite determinado para una pieza específica, dicha pieza no superará el análisis de limpieza técnica.
Técnicas de muestreo adicionales para la limpieza técnica en la industria aeroespacial
En aquellos componentes en los que no sería conveniente o sería imposible de ejecutar el lavado, los inspectores de la industria aeroespacial pueden usar métodos de muestreo alternativos.
1. Muestreo con cinta de levantamiento para componentes aeroespaciales
Uno de ellos es la técnica de la cinta de levantamiento. El método de la cinta de levantamiento, que se describe de forma más extensa en la norma ASTM E1216-11, implica el uso de una cinta de alta sensibilidad a presión que debe ser ubicada sobre la superficie de la pieza a fin de recoger los contaminantes. Tras ello, las partículas extraídas son analizadas bajo el microscopio para obtener la información detallada sobre el nivel de contaminación. A continuación, la cinta, que lleva las partículas adheridas, es colocada sobre un soporte especial para el recuento de partículas con el microscopio.
Operador preparando una muestra con cinta de levantamiento para el análisis de limpieza técnica bajo un microscopio.
El número de partículas que se hallan en el área examinada es extrapolado a un área de 1000 cm² a fin de obtener valores comparables. Como resultado, el número de partículas también puede calcularse como un grado de limpieza técnica o como un índice de limpieza superficial (surface cleanliness index, SCI).
Para el SCI, los resultados de la medición de partículas son ponderados en función del tamaño de cada partícula; ya que, los daños potenciales engendrados por partículas más grandes son de mayor grado que aquellos originados por aquellas más pequeñas. El número de partículas en cada clase de tamaño se multiplica por su factor de ponderación para obtener el SCI por clase de tamaño. Luego, los índices de limpieza superficial se adicionan para obtener el SCI de la inspección completa (tal y como se muestran en la captura de pantalla a continuación).
Resultados e índice de limpieza superficial conseguido a partir del análisis de limpieza con la cinta de levantamiento
2. Muestreo de piezas aeroespaciales sujetas a monitorización vital de contaminantes
Resaltando otro ejemplo, la norma IEST-STD-CC1246E define los métodos que especifican y determinan el grado de limpieza superficial para los componentes aeroespaciales cuya monitorización de contaminantes es vital. Esta norma también se basa en una superficie del compuesto de 1000 cm².
Para el ensayo, la norma determina que las partículas deben ser, primero, lavadas para retirar todo objeto superficial y filtradas a través de una membrana. No obstante, la norma IEST-STD-CC1246E también propone, según una clasificación establecida, la identificación de partículas extraídas a partir de la superficie usando el método de la cinta de levantamiento.
Es posible entonces una combinación de varios métodos de extracción para la presentación de los resultados analíticos de las partículas. La inspección de la limpieza técnica se adapta por ende a las especificaciones de calidad y condiciones técnicas.
Automatización en las inspecciones de limpieza técnica de piezas aeroespaciales
La adopción de soluciones automatizadas y llave en mano permiten simplificar las inspecciones de limpieza técnica de los componentes aeroespaciales, a la vez que aumentan la confianza en los datos. Por ejemplo, nuestro sistema de inspección CIX100 está diseñado para agilizar el completo proceso que va desde ubicar la muestra hasta generar informes profesionales de conformidad.
Ejemplo de un informe, de acuerdo con la norma ASTM E1216-11, que muestra el índice de la limpieza técnica con cinta de levantamiento
Después de que el usuario ubica la muestra, el sistema CIX100 usa su flujo de trabajo guiado y la automatización para que la inspección se ejecute con rapidez. Estas características ayudan a que las mediciones puedan ser llevadas por un solo operador a la vez que reducen las probabilidades de contaminación en las muestras. En un solo escaneo, el sistema detecta contaminantes tan pequeños como de 2,5 µm, y los diferencia entre partículas metálicas, no metálicas y fibras.
El software también optimiza el área de inspección y los parámetros de imagen en función del tipo de portamuestra, ya sea si es una membrana de filtro, una cinta de levantamiento o una
Por otra parte, en los diferentes sectores industriales, en donde la integridad y trazabilidad son aspectos esenciales, una función para administrar los derechos de usuarios es primordial. La función de administración de derechos del sistema CIX100 limita el acceso de los usuarios a parámetros críticos, como los siguientes:
- Calibración
- Modificación de la configuración y la norma para la inspección
- Personalización de las plantillas de informes
Mediante estas limitaciones, el sistema elabora un flujo de trabajo más simple, para que operadores principiantes puedan ejecutar inspecciones de limpieza fiables y repetibles según las normas aplicables. Para observar cómo funciona este proceso agilizado —desde la muestra hasta los informes— no dude en contactar con nuestro equipo para concertar una demostración desde ahora.
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