Técnicas de evaluación no destructiva para recipientes a presión fabricados en material compuesto

Abstract

Los recipientes fabricados en materiales compuestos COPVs (Composite Overwrapped Pressure Vessels) son extensamente aplicados en la industria aeroespacial para contener líquidos a alta presión debido a sus elevadas propiedades mecánicas, además de ser un componente muy liviano. Consisten en una delgada estructura metálica (contenedor o liner) recubierta por un compuesto plástico, reforzado con fibras estructurales de carbono. Un aspecto importante en el marco del desarrollo de estos componentes, es el aseguramiento de la calidad de los recipientes una vez completado el proceso de fabricación. Este trabajo aborda la inspección de un COPV de forma cilíndrica de 100 litros de capacidad con liner de aluminio. Para ello se emplean dos técnicas de ensayos no destructivos: ultrasonido acoplado en aire y shearografía. Ambas técnicas fueron adaptadas específicamente para este tipo de recipiente y montadas sobre un escáner experimental que proporciona soporte y repetitividad a los ensayos, garantizando resultados cualitativos en la inspección de estos componentes. Los resultados que se obtuvieron con las dos técnicas se comparan y se observa un acuerdo entre ellos en lo que concierne a la calidad del proceso de fabricación del componente. A partir de los ensayos efectuados y de sus resultados se realizaron aportes y recomendaciones para una posible mejora del proceso de fabricación

Composite Overwrapped Pressure Vessels (COPV) are extensively applied in the aerospace industry to contain high pressure liquids due to their elevated mechanical properties as well as being a lightweight component. They consist of a thin metallic structure (liner) wrapped by a plastic compound, reinforced with structural carbon fibers. An important aspect in the development of COPVs is the quality assurance once the manufacturing process has been completed. This work aims to the inspection of a cylindrical-aluminum-liner COPV of 100 liters of capacity. For this purpose, two non-destructive testing techniques were applied: aircoupled ultrasound and shearography. Both techniques were specifically adapted to the COPV geometry and mounted on an experimental scanner that provides support and repetitiveness to the tests. This mechanical arrangement guarantees qualitative results in the COPVs inspection. The obtained results with both techniques were compared and they show good agreement regarding the quality of the manufacturing process. Based on the tests carried out and their results, contributions and recommendations were made for a possible improvement of the manufacturing process.