Los investigadores de la UC3M han analizado el comportamiento de las uniones mecánicas en estructuras aeronáuticas compuestas, encontrando que a bajas temperaturas se aplastan las fibras de carbono contra los tornillos, por lo que las uniones expuestas a temperaturas muy bajas requieren un par de apriete mayor.

2. Los componentes estructurales de gran tamaño de una
aeronave están formados por un elevado número de
elementos, ensamblados entre sí mediante diversas
técnicas, como la soldadura, la unión adhesiva, mecánica
o una combinación de ellas. De estas técnicas, la unión
mecánica es el método más empleado en componentes
de materiales compuestos.
Solo el ala del Airbus 380 se compone de más de 30.000
elementos y alrededor de 750.000 uniones mecánicas.
Resultan claves dado que representan un punto débil que
puede contribuir a la rotura del elemento, así como
incrementar el peso si no se ha realizado un diseño
eficiente y, por consiguiente, aumentar el coste de
operación de la aeronave.
Los investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid
(UC3M) han analizado el comportamiento de estas uniones
mecánicas en estructuras aeronáuticas, en las que se
utilizan elementos mecánicos (tornillos, tuercas, arandelas)
para unir piezas fabricadas con materiales compuestos.
En concreto, los científicos de la UC3M han analizado la
influencia del par de apriete del tornillo (la fuerza con la
que se aprieta) y de la temperatura, que varía desde los -
50ºC a los que se encuentra un avión a 10.000 metros de
altura hasta los 90ºC a los que puede estar expuesta una
unión mecánica cerca de una fuente de calor. Para ello,
desarrollaron un modelo numérico y analizaron el
comportamiento de estas uniones y diferentes condiciones.

3. A bajas temperaturas, se aplastan las fibras
"La principal conclusión a la que llegamos es que el par de
apriete de cada unión debe estimarse teniendo en cuenta el
rango de temperaturas a las que va a estar sometida la placa,
porque las normas que se aplican en la industria para
determinar el par de apriete no tienen en cuenta este efecto",
explica uno de sus autores, el profesor Enrique Barbero,
responsable del grupo de investigación de Mecánica de
Materiales Avanzados del departamento de Mecánica de
Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M, que ha
publicado recientemente el estudio en el Journal of Reinforced
Plastics and Composites junto a los profesores María Henar
Miguelez y Carlos Santiuste.
El principal modo de fallo que han encontrado fue el
aplastamiento de las placas de fibra de carbono contra el fuste
del tornillo, favorecido por las temperaturas bajas o por bajos
niveles del par de apriete. "A -50ºC se reduce el volumen de las
placas y disminuye el efecto del par de apriete, por lo que las
uniones que estén sometidas a estas temperaturas, como son
las que forman parte del fuselaje y de la estructura externa del
avión, deben estar sometidas a un par de apriete mayor para
que su efecto se mantenga cuando la temperatura es muy
baja", precisa el profesor Carlos Santiuste.

4. El objetivo del proyecto MAGDRIVE es diseñar, construir y
ensayar un prototipo de una transmisión mecánica sin
contacto entre las partes y que sea capaz de funcionar en
condiciones criogénicas con un mínimo mantenimiento,
prácticamente inexistente. "Además este tipo de
mecanismo, que es el encargado de transmitir potencia
entre varios elementos dentro de una máquina, debe ser
posible llevarlo al espacio y hacer que pueda operar
durante años sin tener ningún tipo de avería o cosa
semejante", explica el profesor José Luis Pérez Díaz, del
Departamento de Ingeniería Mecánica de la UC3M, que es
el coordinador de este nuevo proyecto de investigación
europeo del Séptimo Programa Marco (7PM) que dura tres
años. Las características básicas del diseño que están
planteando los investigadores para conseguir que no haya
un contacto físico entre las partes móviles de la transmisión
se basa en la utilización de fuerzas magnéticas.
Las ventajas de conseguir una transmisión mecánica en la
que no hay contacto entre las partes móviles son,
principalmente, que se consigue evitar, por una parte, el
desgaste de las piezas y, por otra, la necesidad de
lubricación.

5. Las proteínas son moléculas que intervienen en la
mayoría de los procesos biológicos de nuestro
organismo, y se expanden o se contraen para
almacenar las moléculas y transportarlas. Todos los
métodos disponibles hasta ahora para analizar estos
movimientos eran sumamente caros: se necesitaban
superordenadores y largas horas de cálculos.
El Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela
Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao ha desarrollado
ahora un nuevo método más rápido y preciso.
Basándose en la semejanza de los movimientos de
robots y proteínas, han adaptado los teoremas y
algoritmos que utilizan en el estudio y simulación de
diferentes mecanismos, gracias a la cooperación del
Departamento de Ingeniería Mecánica de la Escuela
Técnica Superior de Ingeniería y CIC bioGUNE, centro
de investigación en biociencias.