En 2005, la Fuerza A\u00e9rea contabiliz\u00f3 480 incidentes producto de la colisi\u00f3n de aves con aviones en el pa\u00eds, principalmente durante el proceso del despegue. Este problema preocupa a su vez a todo el planeta, incluso porque aument\u00f3 la poblaci\u00f3n de aves en muchos pa\u00edses, tal como lo demuestran algunos estudios, es un factor positivo para el ambiente, pero que genera preocupaciones en las f\u00e1bricas de aviones, como es el caso de la brasile\u00f1a Embraer. La empresa acaba de adoptar un avanzado sistema de an\u00e1lisis de estructuras de aeronaves desarrollado en los laboratorios de la escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (Poli-USP). El sistema se compone de un modelo matem\u00e1tico que verifica el l\u00edmite de resistencia de los materiales utilizados en la fabricaci\u00f3n del fuselaje y de las alas de los jet, adem\u00e1s de prever cu\u00e1ndo ocurrir\u00e1n rupturas a causa de choques con objetos extra\u00f1os.<\/p>\n
Impactos indeseables signaron uno de los m\u00e1s c\u00e9lebres aviones de todos los tiempos, el legendario supers\u00f3nico anglo-franc\u00e9s Concorde, que tuvo un fin melanc\u00f3lico. El d\u00eda 25 de julio de 2000, segundos despu\u00e9s de decolar del aeropuerto Roissy-Charles de Gaulle, en los alrededores de Paris, se incendi\u00f3 y cay\u00f3 del cielo, con lo cual murieron todos los 109 pasajeros y tripulantes a bordo y adem\u00e1s cuatro personas en tierra. El accidente abrevi\u00f3 la carrera de la aeronave, que acab\u00f3 jubilada tres a\u00f1os despu\u00e9s. La tragedia fue causada por una serie de acontecimientos fatales. En el momento del despegue, un neum\u00e1tico del avi\u00f3n se rompi\u00f3 al pasar sobre una pieza met\u00e1lica suelta en la pista, que se hab\u00eda desprendido de otra aeronave. Pedazos de caucho del neum\u00e1tico fueron lanzados contra el ala, perforaron el tanque de combustible y originaron la explosi\u00f3n del jet.<\/p>\n
Aunque no todos los accidentes provocados por la colisi\u00f3n de objetos extra\u00f1os, como pedazos de metal, goma, piedras, granizo o aves, devienen en la ca\u00edda de la aeronave, como aconteci\u00f3 con el Concorde, estos eventos siempre acarrean peligro y son m\u00e1s comunes de lo que podr\u00eda suponerse. La ruptura de esos materiales es muy dif\u00edcil de ser preverse por la complejidad del fen\u00f3meno, ya que est\u00e1 sujeto a muchas variables, como las propiedades del material usado en la fabricaci\u00f3n del avi\u00f3n, el tama\u00f1o y el formato del objeto impactante, la velocidad y el \u00e1ngulo de colisi\u00f3n, entre otros, explica el ingeniero mec\u00e1nico Marc\u00edlio Alves, profesor de la USP, que estuvo al frente del proyecto.<\/p>\n
Las informaciones recabadas por nuestro modelo matem\u00e1tico ser\u00e1n esenciales para mejorar el desarrollo de los aviones de la f\u00e1brica brasile\u00f1a, toda vez que revelaran datos acerca de la resistencia de los materiales utilizados en sus aeronaves, afirma Alves, quien tambi\u00e9n es coordinador del Grupo de Mec\u00e1nica de S\u00f3lidos e Impacto en Estructuras del Departamento de Ingenier\u00eda Mecatr\u00f3nica y de Sistemas Mec\u00e1nicos de la Poli. El modelo matem\u00e1tico se transform\u00f3 en un c\u00f3digo inform\u00e1tico y acoplado a un programa comercial de an\u00e1lisis estructural utilizado por la f\u00e1brica. Se espera que el comience a utiliz\u00e1rselo este a\u00f1o.<\/p>\n
La idea de desarrollar esta herramienta surgi\u00f3 en la propia Embraer. Nuestro primer contacto con la empresa se produjo en el a\u00f1o 2000. Dos a\u00f1os m\u00e1s tarde comenzamos el trabajo y para eso contamos con una financiaci\u00f3n de la FAPESP por intermedio del programa de Asociaci\u00f3n para la Innovaci\u00f3n en Ciencia y Tecnolog\u00eda aeroespacial (Picta) revela el investigador. El Picta se destina a proyectos del sector aeroespacial y forma parte del programa Asociaci\u00f3n para la Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica (Pite), destinado a la financiaci\u00f3n de proyectos conjuntos entre universidades, institutos de investigaci\u00f3n y empresas. Seg\u00fan Alves, la Embraer contaba abtes con un proceso de an\u00e1lisis de fallas por impacto, pero m\u00e1s sencillo y limitado.<\/p>\n
Cuando nos consult\u00f3, una de las preocupaciones de la compa\u00f1\u00eda era reducir la cantidad de ensayos experimentales de impacto de aves (reproducciones de aves de tama\u00f1o y peso semejantes a buitres, por ejemplo) y materiales r\u00edgidos en sus aviones, sustituy\u00e9ndolos por simulaciones num\u00e9ricas. Con nuestra herramienta, ser\u00e1 posible eliminar algunos ensayos, principalmente los de la fase de desarrollo de nuevas aeronaves. Estos ensayos de impacto son una exigencia de los \u00f3rganos de certificaci\u00f3n de aeronaves.<\/p>\n
Un aspecto importante del proyecto fue el trabajo de\u00a0 reproducci\u00f3n de las uniones de aluminio empleadas en la fabricaci\u00f3n del fuselaje y las alas de los aviones. El material se ensay\u00f3 en condiciones est\u00e1ticas y din\u00e1micas, cuando se miden el comportamiento del fuselaje en situaciones de impacto en vuelo o sometido a temperaturas que var\u00edan desde -70\u00ba C a 150 \u00baC. Los ensayos din\u00e1micos someten al material a r\u00e1pidos cambios de formato que ocurren en fracciones de tiempo del orden de los microsegundos en forma similar, durante las peque\u00f1as colisiones a\u00e9reas. Esta simulaci\u00f3n es importante, pues revela informaci\u00f3n sobre la resistencia de los materiales y otorga indicios sobre sus par\u00e1metros de deformaci\u00f3n y ruptura. El conocimiento de las propiedades din\u00e1micas del material es fundamental para el an\u00e1lisis de estructuras bajo cargas de impacto, subraya el ingeniero. Para la realizaci\u00f3n de esos ensayos, los investigadores tuvieron que desarrollar equipamientos espec\u00edficos para ensayos din\u00e1micos, sin similares en Brasil.<\/p>\n
Ca\u00f1\u00f3n para ensayos Durante los tres a\u00f1os que dur\u00f3 el proyecto, terminado en julio, el equipo, formado tambi\u00e9n por los profesores Larissa Driemeier y S\u00e9rgio Proen\u00e7a, de la Escuela de Ingenier\u00eda S\u00e3o Carlos de la USP, y el doctorando Giancarlo Barbosa Micheli, del Poli, adem\u00e1s del ingeniero Carlos Eduardo Chaves, de Embraer, cont\u00f3 con la colaboraci\u00f3n de investigadores extranjeros del Instituto de Mec\u00e1nica de la Academia de Ciencias de Bulgaria, del Centro de Investigaciones en Impacto de la universidad de Liverpool, de Inglaterra, y de la Universidad de Dortmund, en Alemania. La cooperaci\u00f3n internacional result\u00f3 esencial para la concreci\u00f3n del proyecto, dice Alves. Asimismo, con el conocimiento adquirido por el grupo del Poli en los \u00faltimos diez a\u00f1os, ofrecemos entrenamiento para 25 ingenieros de Embraer sobre impactos en estructuras aeron\u00e1uticas.<\/p>\n
\n<\/strong>Otro mecanismo proyectado y construido durante el programa fue el lanzador de proyectiles, tambi\u00e9n conocido como ca\u00f1\u00f3n de gas (del ingl\u00e9s: gas gun).Su funci\u00f3n es lanzar peque\u00f1os objetos, como esferas de acero y pedazos de caucho, a velocidades similares a las de un avi\u00f3n en situaci\u00f3n de impacto con aves entre 100 y 600 kil\u00f3metros por hora (km\/h) contra estructuras aeron\u00e1uticas, como chapas met\u00e1licas de fuselaje, simulando la colisi\u00f3n de un avi\u00f3n con el objeto. El aparato est\u00e1 conformado por un cilindro de gas comprimido, un tubo de 6 metros de extensi\u00f3n y 50 a 100 mil\u00edmetros de ancho, y un dispositivo de fijaci\u00f3n para la colocaci\u00f3n del material que ser\u00e1 impactado por el proyectil. Medidores infrarrojos de velocidad y de micro deslizamientos l\u00e1ser, miden la velocidad del objeto lanzado y la deformaci\u00f3n sufrida por la estructura. Esas pruebas son importantes para convalidar nuestro modelo matem\u00e1tico. Con ellas comparamos la teor\u00eda con la pr\u00e1ctica, explica Alves.<\/p>\n