procedimientos de reparacion en estructuras metalicas

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASElementos estructurales principales de las aeronaves PSE (Principal Structural Elements).Cualquier reparacin hecha en estructuras de aeronaves debe permitir recibir, resistir y transmitir todos los esfuerzos. Las reparaciones deben ser iguales a la estructura original, pero no mas resistente o rgido, lo cual causara concentraciones de esfuerzo y alterara la frecuencia de resonancia de la estructura.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLas aeronaves todas metlicas estn hechas de lamina de metal muy delgadas, y es posible restaurar la resistencia de la piel sin restaurar su rigidez. Toda reparacin debe ser realizada usando el mismo material y espesor de del material que fue usado en la estructura original. Los mtodos de reparacin se consiguen en libros de texto de estructuras metlicas o en los manuales de reparacin estructural SRM. Las reparaciones en miembros estructurales principales deben ser aprobados por el INAC.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASDesarmar antes de reparar. Si las partes a ser removidas son esenciales para la rigidez de la completa estructura, es necesario apoyar la estructura antes de desarmar de manera de prevenir la distorsin y el dao permanente de la estructura restante. Cuando los remaches son removidos, socavar la cabeza del remache taladrando usando la mecha del mismo tamao del dimetro del remache. Taladrar exactamente en el centro hasta la base de la cabeza solamente y quitar la cabeza con un sacabocado y con cuidado sacar el vstago.En piel metlica delgada o no soportada, apoyar la lamina adentro con un bloque macizo.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLa remocin de las cabezas de los remaches con un cincel y martillo no es recomendado porque puede ocasionar dao a la piel y distorsionar los orificios para los remaches. Inspeccionar las uniones con remaches adyacentes a estructuras daadas por fallas parciales removiendo uno o mas remaches para ver si los orificios estn elongados o los remaches han comenzado a fallar por corte.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASUso apropiado de herramientas. Hay que tener mucho cuidado cuando se remueven los tornillos, para evitar daos a las estructuras aledaas. Llaves de impacto, cuando usadas apropiadamente pueden ser herramientas apropiadas para remover tornillos; aunque, daos en las estructuras adyacentes pueden ocurrir por la excesiva carga a travs del eje del tornillo. Excesivas cargas estn usualmente relacionadas con el inapropiado ajuste de las herramientas de impacto o en el intento de remover tornillos que estn trancados por la corrosin.Los tornillos trancados hay que removerlos taladrando y usando un extractor de tornillos. Una vez que el tornillo ha sido removido, chequear por grieta estructural que puede aparecer en la piel, o en la tuerca o en las tuercas de oreja autobloquedas (plate nut o anchor nut)

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASDoblado del metal: Cuando un metal es doblado, el es sometido a cambios en su granos estructurales, causando un incremento en su dureza.El mnimo radio es determinado por la composicin del metal, su temple y espesor. La tabla 1 muestra el radio recomendado para diferentes tipos de aluminio. Notar que cuanto mas delgado es el espesor mas pequeo es el radio mnimo recomendado, y que a medida que se incrementa la dureza, el radio mnimo recomendado aumenta.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASCuando se usa la tcnica del trazado, el tcnico debe poder calcular exactamente que cantidad de material ser requerido para el doblado. Es fcil trazar la parte en una lamina plana antes de que el doblado o el formado sea realizado.Antes de doblar, alisar todo los bordes speros, remover la rebaba, y taladrar orificio de alivio en los extremos de las lneas de doblado y en las esquinas, para prevenir inicios de grietas. Las lneas de doblado sern preferiblemente hechas orientadas a un ngulo con respecto a la direccin de los granos (preferiblemente 900).

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASTabla 1A: Radio mnimo recomendado para el doblado del metal aluminio aleado

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASTabla 1B: Radio mnimo recomendado para el doblado del metal acero

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICAS Antes de dar forma a un soporte metlico de chapa es necesario trazar su desarrollo plano, por las siguientes razones:Para sealar el punto en que la pieza debe colocarse en la mordaza para el doblado o para indicar la lnea de curvado.Para permitir el taladrado de la chapa en los vrtices cuando se intersecan dos bordes, evitando as que se desgarre la chapa durante la operacin del rebordeado.Para simplificar el acabado y la eliminacin de rebabas. Esto puede lograrse mas fcilmente sobre la chapa plana que sobre la pieza terminada y rebordeada.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLos desarrollos planos se trazan sobre chapa de acero o de aluminio aleado y segn sea el numero de piezas que deban construirse.Exceso para el curvado La principal dificultad para el trazado del desarrollo plano es el problema del exceso necesario para el curvado. Este exceso no hay que determinarlo a estima. La tabla tpica para excesos de curvado (ver tabla 2) indica la longitud de arco por grado de curvado para cualquier combinacin de radio de curvatura y espesor de chapa. Para determinar la cantidad de material necesario para hacer una curva , se multiplica el exceso de curvado por grado por el nmero de grados de la curva.

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PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASOtro procedimiento para obtener el exceso para el curvado es: La chapa de aluminio aleado o de acero exige una longitud determinada de material para obtener un curvado, dependiendo del espesor y del radio de curvatura empleado; todo lo cual interviene en la formula de exceso de curvado que se indica a continuacin: BA=[(0,01743.R)+(0,0078.T)].N siendo BA=Longitud del material necesario para la curvatura. R = Radio interior del curvado, o radio de curvatura. T = Espesor del material. N = Nmero de grados o ngulo de curvado.Ver figura 1


Formula del vrtice del ngulo (retroceso)

Para determinar el vrtice del ngulo se emplea la tabla del retroceso (ver tabla 2) la cual se explica por si mismo.


tices. Ver figura 2

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASFigura 2

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASPrincipios bsicos de reparaciones de laminas metlicasEl dimensionamiento: Estimacin del mejor tipo y forma del parche a usarEl tipo, tamao, y numero de remaches necesariosLa resistencia, espesores, y tipo de material requerido para hacer la reparacin ligera, rgida y resistente igual al original. La inspeccinInspeccionar los miembros adyacentes por evidencia de corrosin y danos por cargas, as de estimar detalladamente la extensin de la reparacin.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASReparacinDespus de completar la estimacinHacer el dibujo del parche en un papel y transferirlo a la lamina seleccionada.Cortar y achaflanar (biselar) el parche.Formar as que se iguale el contorno del rea particular y aplicar.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASReglas fundamentales para mantener la resistencia original:El parche debe tener el rea de la seccin transversal igual a, o mayor que, la seccin del dao original.Si el miembro esta sometido a esfuerzos de compresin o flexin, colocar la unin en el lado de afuera del miembro para asegurar la mayor resistencia a tal esfuerzo. Si no se puede colocar afuera hay que usar material mas resistente que el material original.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASPara reducir la posibilidad de inicio de rajaduras en las esquinas de los cortes, hacer cortes circulares u ovales.Donde es necesario usar cortes rectangulares, hay que hacer en cada esquina curvas circulares con un radio no mas pequeo que .Reemplazar miembros doblados o abombados o reforzarlos mediante la fijacin de una unin en el rea afectada.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASCuando es necesario conformar, hay que ser particularmente cuidadoso al usar aleaciones tratadas trmicamente o trabajadas en fro, hacer pequeas dobladuras sin rajaduras.Aleaciones blandas, por otro lado, son faciles de conformar pero no son tan resistentes para ser usadas como estructuras primarias.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLas aleaciones ms resistentes pueden ser conformadas en su condicin de recocido y luego tratadas trmicamente para desarrollar su resistencia antes de armar. En algunos casos, el metal recocido no esta disponible, entonces hay que calentar y enfriar el metal, de acuerdo a las practicas regulares de tratamientos trmicos, y luego conformar, dentro de la prxima media hora, antes que el metal endurezca por envejecimiento y sea muy dura para trabajar.


El tamao de los remaches para cualquier reparacin puede ser determinado con referencia a los remaches usados por el fabricante en la prxima fila de remaches paralela en la porcin interna del ala o delantera del fuselaje.Otro mtodo para determinar el tamao de los remaches es el de multiplicar el espesor de la piel por tres y usar el prximo tamao ms grande correspondiente. Ejemplo: si el espesor de la piel es 0.040, el producto por 3 es 0.120, el prximo tamao correspondiente es 0.125 o sea 1/8.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASEl nmero de remaches o pernos requeridos depende del espesor del material y del tamao del dao y puede determinarse con referencia a una unin similar hecha por el fabricante, o usando la siguiente formula:N = (L x T x 75,000) / (S o B) El N de remaches debe ser usado a cada lado de la rotura. L es la longitud de la rotura, T es el espesor del metal, S es la resistencia al corte del material a ser reparado y B la resistencia a flexin, adoptar el mas pequeo de los dos.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLa L es medida perpendicularmente a la direccin del esfuerzo general en el rea daada.El espesor del material es el espesor de la pieza del material a ser reparada y medida en milsimas de pulgadas.El valor de 75,000 usado en la formula es una asuncin del valor del esfuerzo de 60,000 psi aumentado por el factor de seguridad del 25% (0.25).

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLa resistencia al corte (F) se toma de la tabla 3 y es la cantidad de fuerza requerida para cortar un remache que mantiene unido juntos dos o mas laminas. Si el remache mantiene dos partes, se entiende como corte simple; si mantiene 3 laminas o partes, se entiende como corte doble. Para determinar F, se utiliza el dimetro del remache determinado como se explic anteriormente.La resistencia a flexin es el valor tomado de la tabla 3 y es la cantidad de esfuerzo requerido para halar un remache a travs del borde de dos laminas remachadas juntas , o para elongar el orificio. El dimetro del remache se determina de la misma manera conocida.


Tabla 3


Tabla 4. Tabla de resistencia a flexin

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASEjemplo: Determinar el N de remaches (2117-T) por lado necesario para reparar una rotura de L = 2-1/4 en material de 0.040 de espesor. Tamao del remache: 0.040x3=0.120, as el tamao ser (0.125) 1/8.De la tabla 3, S=331lb. De la tabla 4, B=410 lbN =[(2,25x0.040x75,000)/(331)]=20.39 o 21 remaches por lado.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASClasificacin del dao: los danos pueden ser clasificados en 4 clases generales:Dao despreciable: Dao el cual no afecta la integridad estructural de los miembros envueltos. Pequeas abolladuras, rasguos, rajaduras, u orificios que pueden ser reparados por lijado suave, arenado, con hueco de parada, o martillamiento hacia fuera u otra reparacin prudente sin el uso de material adicional.Dao reparable con parche: Es cualquier dao que excede los limites de un dao despreciable puede ser el cual puede ser reparado puenteando el rea daada de un componente con un material de empalme. El material del empalme o parche usado en remachados o apernados internos es normalmente del mismo material de la parte daada pero una medida mayor. En una reparacin con parche, placa de relleno del mismo tamao y tipo de material as para el regreso de la parte daada a su contorno original.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASDaos reparables con insercin: Son los daos los cuales pueden ser reparados por corte de la seccin daada y reemplazado con una seccin igual, que asegure la insercin con empalmes a cada extremo.Daos que necesitan reemplazo de partes: El reemplazo de una entera parte es considerada cuando una o mas de las siguientes condiciones exista:Cuando una parte complicada ha sido ampliamente daada.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASCuando estructuras circundantes o la inaccesibilidad hace la reparacin impracticable.Cuando las partes daadas son relativamente fciles de reemplazar.Cuando las uniones fundidas o forjadas estn daadas mas all de los limites despreciables.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASTrazado del remachado: Consiste en determinar:El numero de remaches requeridos.El tamao y estilo de remache.Su material, condiciones de temple, y resistencia.El tamano de los orificios de los remaches.Distancias entre los orificios de los remaches y remaches de los bordes de los parches.El espaciado de los remaches a lo largo de la reparacin.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASEl tipo de cabeza, tamao, y resistencia requerida en un remache dependen del tipo de fuerza presente en el punto del remache, el tipo y espesor del material a ser remachado, y la localizacin de la parte remachada en la aeronave.El tipo de cabeza requerido para un particular trabajo es determinado por la localizacin de la instalacin.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASEl rango de dimetro de los remaches comnmente utilizados en los conjuntos y las reparaciones de las aeronaves es desde 3/32 hasta 3/8. Normalmente remaches de dimetro mas pequeos de 3/32 nunca son usados en ninguna parte estructural que lleve esfuerzos.Cuando los remaches pasan completamente a travs de miembros tubulares, se selecciona un dimetro de remache equivalente al menos a 1/8 del dimetro externo del tubo. Si un tubo es una manga o est colocado encima del otro, una buena practica es la de calcular el mnimo dimetro del remache y usar tamao prximo mas grande.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASCuando se determina la longitud total de un remache para la instalacin, la combinacin del espesor de los materiales a ser unidos debe ser conocida. Esta medicin es conocida como longitud del vstago (B de la figura 3). La longitud total del remache (A de la figura 3) deber ser igual a B mas la cantidad del vstago del remache necesario para formar un apropiada cabeza. La longitud requerida para formar una apropiada cabeza es 1.5 veces el dimetro del vstago del remache (C de la figura 3).

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASFigura 3

Mientras posible, seleccionar los remaches de la misma aleacin como el material a ser remachado. Los remaches de 2117-T son usualmente usados para reparaciones generales, ya que no requiere tratamiento trmico y son medianamente blandos y resistentes, y son altamente resistente a la corrosin cuando usado con la mayora de los tipos de aleacin.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLos remaches de 2024-T son los ms resistentes de los remaches de aleacin de aluminio y son usados en partes sometidos a elevados esfuerzos. El remache es mas blando cuando colocado.El tipo de cabeza de remache puede ser determinado con referencia al tipo usado por el fabricante dentro del rea adyacente. Generalmente el espaciado a ser adoptado entre los remaches puede ser al usado por el fabricante en el rea adyacente al dao.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLa distancia del borde, o desde el centro del primer remache al borde de la lamina, no deber ser meno de dos a 1.5 dimetros del remache y no mas de cuatro.El paso entre los remaches es la distancia entre los centros de los remaches adyacentes en la misma fila. El paso mas pequeo es de tres dimetros del remache.El paso promedio del remache usualmente est en el rango de 4 a 10 dimetro del remache.El paso transversal es la distancia perpendicular entre las filas de remache; el es usualmente igual al 75% del paso de los remaches. El mas pequeo paso transversal es de dos a 1.5 el dimetro del remache.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASCuando se empalma un tubo daado y los remaches pasan completamente a travs del tubo, el espaciado de los remaches es de cuatro a siete dimetros del remache si los remaches estn en ngulo recto uno con otro y espaciado de cinco a siete dimetro de remache si los remaches estn en lnea (paralelo uno con otro). El primer remache a cada lado de la unin no ser menos de 2.5 dimetro de remache desde el borde de la manga.

PROCEDIMIENTOS DE REPARACION EN ESTRUCTURAS METALICASLos principales tipos de remache usados en aeronaves son los remaches comunes con vstago slido, los cuales son colocados con remachadora neumtica; y remaches especiales ciegos, los cuales estn instalados con herramientas especiales.Los remaches slidos son usados ampliamente durante el ensamble y reparaciones. Ellos son identificados por el material con que estn hechos, el tipo de cabeza, el tamao del vstago y la condicin del temple.

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