Mejor refrigeración de los motores aeronáuticos futuros
La eficiencia del combustible empleado por los motores a reacción depende en gran medida del rendimiento de la turbina. El diseño de sistemas de refrigeración para turbinas sigue siendo uno de los aspectos más complejos en el proceso de fabricación de un motor. Al desarrollar nuevos sistemas, los diseñadores dependen en gran medida de herramientas empíricas. El proyecto financiado con fondos europeos ERICKA (Engine representative internal cooling knowledge and applications) realizó varias pruebas en bancos de ensayo fijos y rotatorios para optimizar los diseños de refrigeración de los álabes de las turbinas. El trabajo experimental se complementó con un análisis computacional y una labor de modelización. Seguir innovando en la tecnología de refrigeración es esencial para mejorar el diseño de refrigeración de los álabes de las turbinas de gas. Una parte importante del trabajo se orientó a optimizar el rendimiento de la refrigeración de los sistemas de incidencia o choque. Para ello se probaron diversas posiciones, ángulos y formas de los orificios de proyección a fin de evaluar la efectividad de la refrigeración de los álabes y se cambió la posición de dichos orificios y de las aletas para lograr mejores resultados. Los socios del proyecto investigaron ampliamente las geometrías típicas de refrigeración estática y rotativa de los motores presentes y futuros. Los experimentos realizados permitieron seleccionar nuevas geometrías que actualmente están en fase de diseño, fabricación y ensayo. ERICKA proporcionó datos de medición de primer nivel mundial sobre el coeficiente de transferencia de calor (HTC), y desarrolló métodos computacionales para explotar ventajosamente la rotación a fin de mejorar el diseño de la refrigeración y la eficiencia de las turbinas. El análisis mediante dinámica de fluidos computacional ayudó a predecir los flujos internos. El proyecto apoyó el desarrollo de software específico para el diseño de sistemas de refrigeración. Basándose en las mediciones de la HTC, los socios del proyecto desarrollaron código con el que hallar los diseños óptimos de los orificios de refrigeración para turbinas de alta y baja presión. En la página web del proyecto se puede descargar una base de datos con resultados de transferencia térmica y mediciones de pérdida de presión obtenidos a partir de la geometría optimizada del dispositivo estático. ERICKA pretendía reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 1 % en comparación con los motores de referencia del año 2000. El proyecto ha mejorado significativamente la comprensión de la transferencia de calor y de la refrigeración para poder desarrollar nuevas técnicas de refrigeración. Entre las actividades de difusión del proyecto están una presentación y un póster presentados en un taller, así como la página web del proyecto.
Palabras clave
Motores de turbina, sistema de enfriamiento, álabes de turbinas, transferencia de calor
