Efecto del Agrietamiento de la Matriz en CFRP Termoestables y Termoplásticos: Desarrollo de una Herramienta de Análisis Para el Diseño de Tanques de Hidrógeno
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El hidrógeno líquido (LH₂) es una alternativa prometedora para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) en la industria aeronáutica. Sin embargo, los tanques actuales no cumplen con sus estrictos requerimientos de diseño y seguridad. Los polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP) ofrecen ventajas frente a materiales metálicos clásicos, como mayor rigidez y tenacidad a bajas temperaturas, así como menor densidad. No obstante, el agrietamiento en la matriz del compuesto puede producir fugas a través de las paredes de los tanques que pueden comprometer su estanqueidad, incluso con una baja densidad de grietas. Por lo tanto, un entendimiento más profundo de este fenómeno podría prevenir la pérdida de permeabilidad y garantizar la seguridad operativa del tanque. En la actualidad, los compuestos termoplásticos están ganando protagonismo frente a los termoestables en la industria aeronáutica debido a su mejor rango de propiedades y la posibilidad de manufactura fuera de autoclave. En este contexto, el compuesto CF/PEEK ha demostrado una mayor resistencia a la propagación del daño en comparación con materiales basados en epoxi, lo que lo posiciona como un candidato prometedor para tanques de almacenamiento de LH₂. En esta investigación se evalúa la iniciación y propagación de grietas transversales en la matriz en probetas con orientaciones de capa a 0º y 90º de matriz termoplástica (CF/PEEK) y termoestable (M21E/IMA-12K) bajo cargas estáticas y a temperatura ambiente. Se han analizado dos secuencias de apilado diferentes, [0/90/0₂/90₂]s y [90/0/90₂/0₂]s. Mediante tomografía de rayos X se han capturado imágenes en diferentes estados de deformación. Y a partir de estas imágenes, se ha calculado la densidad de grietas mediante un método de procesamiento digital desarrollado por los autores, que cuantifica el número de grietas en cada capa a lo largo de todo el ancho de la probeta. Este método permite tener una visualización tridimensional (3D) del área inspeccionada, facilitando el seguimiento de posibles trayectorias que podrían comprometer la estanqueidad de los tanques. Estos resultados contribuyen al diseño de tanques más seguros y eficientes para el almacenamiento de hidrógeno líquido en aplicaciones aeronáuticas.