Modelización extrema para proteger los motores aeronáuticos
Los rotores de los turborreactores, o discos de turbina, son susceptibles de sufrir problemas provocados por las vibraciones. Las vibraciones intensas pueden tener un efecto perjudicial en discos de turbina desajustados, que presenten variaciones estructurales resultado del desgaste o de una fabricación deficiente. La entrada de objetos exteriores en los motores y los daños resultantes en los álabes son asimismo causa de averías. El desarrollo de herramientas SHM de a bordo dedicadas a los álabes de las turbinas constituye por lo tanto una prioridad importante. Tal ha sido el objetivo del proyecto UPGRADE (Complex dynamic interactions of nonlinear, multistage and localization phenomena in turbine engines: Development and validation of efficient and accurate modeling techniques), financiado por la UE. Una monitorización eficaz de la salud estructural se basa en una comprensión profunda de los fenómenos físicos subyacentes que se deben monitorizar, así como de la relación entre sus parámetros clave y los daños mensurables en los álabes. Los investigadores estudiaron la física fundamental que se halla detrás de la respuesta compleja y multifásica de un disco de turbina que tenga álabes fisurados o desajustados. Como parte de un análisis de respuesta forzada se implementó un código numérico con el objetivo de crear una base de datos de respuestas ante diversas frecuencias vibratorias, que contemplase a la vez componentes ajustados y componentes desajustados. El siguiente paso que se realizó consistió en desarrollar técnicas simplificadas de modelización destinadas a reducir los tiempos de ejecución de los análisis no lineales sobre discos de turbina dañados. Una vez establecido el trasfondo teórico necesario para la SHM, se estableció un método de detección y localización de fisuras en discos de turbina desajustados o fisurados. Se ensayaron a tal efecto maquetas de álabes en un banco de pruebas diseñado para validar experimentalmente la exactitud y eficacia de la identificación de álabes fisurados en componentes de motores aeronáuticos. Mediante el proyecto UPGRADE se proporcionaron bloques básicos clave destinados a un sistema SHM capaz de detectar daños en álabes de discos de turbina aeronáuticos. Estas nuevas técnicas de detección de fisuras en línea facilitarán la toma de decisiones críticas relativas al mantenimiento y la reparación y propiciarán una mayor capacidad operativa. Sus ventajas también se harán notar en la industria aeroespacial a la hora de desarrollar aeronaves nuevas, merced a un mayor uso de la modelización y las simulaciones.
Palabras clave
Motores aeronáuticos, monitorización de la salud estructural, discos de turbina, vibraciones intensas, UPGRADE
