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Nuevos materiales para una generación eficiente de energía

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea desarrolló materiales aptos para altas temperaturas con el fin de aumentar de forma significativa la eficiencia de las turbinas de gas y de vapor en las centrales de generación eléctrica con temperaturas sustancialmente mayores.
Nuevos materiales para una generación eficiente de energía
Las aleaciones reforzadas mediante dispersión de óxido (ODS) son un tipo de materiales que presentan buenas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión a temperaturas superiores a 1 000 grados Celsius. Estas aleaciones se obtienen mediante la aleación mecánica de polvos y son muy adecuadas para la generación de energía.

Existen varios problemas económicos y técnicos que suponen obstáculos importantes para la fabricación de componentes con esas aleaciones. Por ejemplo, el procesamiento de las aleaciones ODS con los equipos de aleación mecánica disponibles actualmente es un proceso que requiere mucho tiempo y es ineficaz, lo cual conlleva costes de producción elevados. Además, sus propiedades superiores hacen difícil repararlas y fabricarlas con las técnicas de mecanizado tradicionales.

El proyecto financiado por la UE OXIGEN logró excelentes progresos en todos los frentes, desde el desarrollo de nuevas técnicas de producción y materiales de polvo ODS hasta el desarrollo de métodos eficaces de fabricación aditiva con polvos para obtener componentes.

Los científicos finalmente optaron por incorporar partículas de ODS en materiales de aleación de aluminuro de titanio y base de níquel. La adición de partículas a base de itria en polvos de todas las aleaciones seleccionadas mejoró la homogeneidad y distribución de las partículas de óxido después de la aleación mecánica.

El equipo utilizó diferentes métodos, como la sinterización selectiva por láser, la deposición de metal con láser y la sinterización para la fabricación de muestras de ensayo para los demostradores. Cabe señalar que el equipo logró duplicar la resistencia a la corrosión de los materiales con algunos métodos, una reducción de más del doble del peso de las piezas gracias a una menor densidad de los materiales (en los casos en los que se utilizaron aleaciones de titanio-aluminio en lugar de las aleaciones de acero a alta temperatura actuales).

OXIGEN produjo tres componentes optimizados con sensores integrados para que los usuarios finales puedan realizar pruebas del rendimiento y monitorizarlo. El objetivo era lograr un aumento de hasta el 30 % en la eficiencia del motor con temperaturas de salida de gases superiores a 615 grados Celsius.

El consorcio constaba de once organizaciones reconocidas como líderes en el desarrollo de materiales ODS, tecnologías de producción de polvo, deposición de capas metálicas y procesos selectivos de fusión por láser. Los materiales nuevos deberían ayudar a reducir las transmisiones perjudiciales y garantizar una mayor seguridad en las plantas de generación de energía.

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Palabras clave

Generación de energía, aleaciones reforzadas con dispersión de óxido, OXIGEN, fabricación aditiva, sinterización selectiva por láser
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