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La superaleación impulsará la competitividad europea

Los fabricantes europeos de turbinas de gas lo tienen difícil en el ambiente de ardua competencia que se respira frente a EEUU y Japón. Pues bien, en un intento de apoyar los esfuerzos por mantener e incrementar la cuota europea del mercado internacional, un consorcio europeo de universidades, institutos de investigación, grandes industrias y PYME ha dictado un proyecto de investigación básica de cuatro años de duración para el estudio, proyección, evaluación y mejora de materiales utilizados en la fabricación de álabes de turbinas de gas.

Tecnologías industriales

Los motores avanzados de eficacia térmica superior, como son las turbinas de gas actuales, trabajan en condiciones de altas temperaturas y presiones. Esto obliga a que los fabricantes conozcan perfectamente las propiedades de los materiales empleados. En el caso de las turbinas de gas a base de aleaciones, es imprescindible adquirir y mantener la capacidad de pronóstico de la deformación y posible avería de las cuchillas si se pretende prevenir una catástrofe y, cómo no, aprovechar la eficacia máxima de componentes de tiempo crítico. Las aleaciones, procesos de mezcla que mejoran las propiedades de los metales, tienen un amplio uso en aplicaciones críticas de motores de reacción. Las condiciones de utilización de los álabes de turbinas de gas sometidos a altas temperaturas hacen necesario recurrir a superaleaciones. Se confía en que, utilizadas correctamente para la fabricación de álabes, las superaleaciones de cristal único, tipo avanzado y reciente de material, recortarán costes y aumentarán los niveles de eficacia, rendimiento y fiabilidad de las turbinas de gas. Desgraciadamente, hasta hace poco la falta de conocimiento detenido del comportamiento mecánico de las superaleaciones de cristal único hacía imposible sacar pleno partido al potencial de estos nuevos materiales. En este sentido, la puesta en marcha del proyecto MICROMOD-SX obedeció a la voluntad de suministrar la base de conocimiento necesaria. Así, el proyecto ha ampliado la visión que se tenía hasta entonces del comportamiento mecánico anisótropo de las superaleaciones de cristal único en condiciones de alta temperatura. Se ejecutaron dos modelos de predicción de la deformación y deterioro de los álabes de turbinas de gas de cristal único a través de una batería de análisis uniaxiales de deformación permanente y fatiga, en lo que fue, además, el primer intento de incluir una estructura de defectos de la fundición en la predicción de la deformación y fractura de álabes. Los modelos que describen el proceso de deformación y fatiga de las superaleaciones de cristal único anisótropo se contrastaron con el contenido de bases de datos de materiales efectuándose pruebas multiaxiales de deformación y fatiga térmica de los especímenes de cristal único. Ya cuando se ha perfeccionado el proceso gracias a los resultados obtenidos, los modelos están disponibles en el mercado como paquetes de software de elementos finitos. Aun siendo un programa de investigación fundamental en ciencias de los materiales, el proyecto actual mantiene obvios vínculos con aplicaciones industriales. Hace más próxima la materialización de las superaleaciones en un uso más eficaz que beneficiará rotundamente a la industria de fabricación de turbinas de gas.

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