Ángulo de contacto de la superficie y calidad de los acabados en aeroespacial

Defecto de pintura en uno de los aviones de Qatar Airways. Foto publicada por Reuters en noviembre de 2021.

La polémica entre Qatar Airways y Airbus respecto de la calidad de la pintura y los daños a los aviones A350 comprados por esa aerolínea han puesto en la mesa de debate la importancia de la calidad de los acabados en aeroespacial.

Para tratar de arrojar un poco de luz sobre lo que pudo ocurrir en los defectos reportados por Qatar Airways y otras aerolíneas que también adquirieron aviones Airbus A350, el portal de la empresa Brighton Science (dedicada al análisis de superficies) publicó un texto que busca explicar la importancia de la calidad de la superficie y la medición precisa y confiable de la misma para garantizar acabados de alta calidad. “Cualquier fabricante que no sea capaz de hacer esto aumenta el riesgo de producir productos inconsistentes y de mala calidad y dañar tanto su reputación como sus resultados”, afirma el texto.

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De acuerdo con Brighton Science, un elemento clave que puede contribuir a los posibles problemas de calidad de la pintura en las aeronaves es el proceso de preparación de la superficie, ya que se realiza en gran parte de forma manual. “Debido a que es un procedimiento costoso de automatizar, se realiza manualmente. Como resultado, es difícil medir la calidad de la superficie, una capacidad crítica que ayudaría a los fabricantes a evitar errores costosos y que consumen mucho tiempo y daños potenciales: el costo de volver a pintar un avión comercial está en el vecindario de $100,000 - $300,00 [dólares] por avión”.

El texto señala tres formas básicas en que las superficies pintadas pueden fallar:

• Fallo puro de adherencia en el campo, como el que experimenta Qatar Airways.
• Pintura que no cumple con las especificaciones de fabricación.
• Pintura que no se adhiere correctamente debido a la contaminación de la superficie, lo que da como resultado una superficie deficiente que muestra anillos en forma de cráter (“ojos de pescado”) y descamación.

Según el texto, el pelado de la capa superior de un avión “es quizás el peor tipo de falla” porque es un defecto visible para todo mundo. “La facilidad con la que este problema tan visible se puede hacer público rápidamente a través de los medios de comunicación y redes sociales puede ser una pesadilla de relaciones públicas y un gran dolor de cabeza corporativo”.

Brighton Science enfatiza que los profesionales en recubrimientos deben reconocer la necesidad de una interacción óptima “entre los tres materiales involucrados: el sustrato, el primer y la capa final”, a fin de garantizar un acabado con alta calidad. “Cualquier anomalía con cualquiera de estos sistemas de materiales que afecte su capacidad para interactuar correctamente dará como resultado una mala adhesión a la superficie y, en consecuencia, malos resultados”.

El “secreto” para un buen acabado

De acuerdo con la empresa, el “secreto del éxito” para lograr un buen acabado en aeroespacial está en “obtener información crítica sobre la calidad de las dos interfaces entre los tres elementos al medir el ángulo de contacto de la superficie; esto revela qué tan bien un compuesto cubrirá una superficie”.

Para medir el ángulo de contacto de la superficie, “se coloca una gota de líquido sobre la superficie de un material y la gota forma una cúpula en la superficie. El ángulo formado entre la superficie y la línea tangente al borde de la gota se llama ángulo de contacto. A medida que la gota se esparce por una superficie y la cúpula se vuelve más plana, el ángulo de contacto se vuelve más pequeño. Si la gota forma gotas en la superficie (como se puede ver en una prenda de vestir resistente al agua o en un automóvil encerado), la cúpula se vuelve más alta y el ángulo se vuelve más grande”, detalla el texto.

Así, el ángulo de la superficie resultante “indica si la gota se siente más atraída hacia sí misma o hacia la superficie en la que se encuentra”. Esto es importante porque: “las fuerzas en la superficie del material comienzan a actuar sobre la gota tan pronto como golpea la superficie. Si estas fuerzas son fuertes, su atracción sobre la gota hará que se ‘moje’ o se extienda más sobre la superficie. Si las fuerzas no son más fuertes que las fuerzas de atracción que la gota tiene para sí misma, entonces la gota se contraerá en una forma lo más parecida posible a una esfera”.

En resumen, “estas dos fuerzas trabajan en conjunto en la caída, creando un ángulo que se puede medir. Esta medida permite a los ingenieros comprender la relación entre la gota de líquido y la superficie. A mayor escala, esto revelará qué tan bien se adhieren a una superficie los recubrimientos, como el primer y la pintura. Generalmente, mayor humectabilidad significa mayor adherencia para un mejor revestimiento”, concluye la empresa.