Medición de la fluencia en componentes de centrales eléctricas
La correlación digital de imágenes (DIC) es una técnica sin contacto que permite evaluar materiales y su integridad estructural. No obstante, a la hora de aplicar la DIC en casos de fluencia a alta temperatura (HTC) es necesario abordar dos problemas: la estabilidad a largo plazo del patrón moteado y la exactitud del sistema de medida. Con el proyecto HTCSENSOR (Development of a portable 3D deformation sensor for high temperature creep measurement) se abordaron estas cuestiones desarrollando un sensor de HTC así como los algoritmos correspondientes para medir la tensión de fluencia y estimar la vida útil remanente del componente. Los investigadores desarrollaron un sensor de fluencia a alta temperatura formado por un mecanismo protector y un dispositivo de medida. Se utilizó gas argón como relleno del espacio sellado para proteger los materiales de la oxidación u otros tipos de contaminación. Con el propósito de garantizar el sellado mecánico a largo plazo, se empleó un anillo de plata en lugar del habitual aro tórico de cobre. Se practicaron microindentaciones en el área de inspección del tubo de vapor, que hacen las veces de patrón moteado de cara a la correlación digital de imágenes. El gas inerte y el sello mecánico garantizaron la estabilidad del patrón moteado a lo largo de la vida útil del sensor. Se desarrolló asimismo un mecanismo de montaje de una cámara que se podía posicionar con rapidez en el dispositivo mecánico de sellado. Con ello se garantizó la estabilidad del sistema de medida sin necesidad de mantener la cámara montada permanentemente. También se desarrollaron algoritmos basados en modelos de daños mecánicos para evaluar la vida útil remanente; se calcularon tanto a partir de la velocidad instantánea de fluencia como de la tensión acumulada. Los resultados se introdujeron en el módulo de evaluación de vida útil remanente y con ello los científicos pudieron evaluar la vida útil remanente de los componentes sujetos a temperaturas elevadas. Por último, en el marco del proyecto se desarrolló un paquete de software de correlación digital de imágenes que incorporaba algoritmos avanzados de correlación para medir deformaciones y aumentar la exactitud y la velocidad en las medidas. Dado que la fluencia se caracteriza a largo plazo y a temperaturas elevadas, se tardará algunos años para demostrar completamente este sensor HTC que se ha desarrollado. Sin embargo, los resultados preliminares han demostrado que el tanto el sensor como el sistema de medición de fluencia a alta temperatura satisfacen los requisitos de medición de la fluencia en tuberías a temperaturas elevadas. Con el proyecto HTCSENSOR se ha solucionado satisfactoriamente el problema fundamental de la oxidación en la medición de fluencia a alta temperatura, utilizando la correlación digital de imágenes en una central eléctrica. Este sistema brinda por lo tanto enormes posibilidades de cara a su aplicación al sector energético así como a plantas químicas de proceso.
Palabras clave
Fluencia, correlación digital de imágenes, fluencia a alta temperatura, patrón moteado, HTCSENSOR, algoritmos, gas argón, anillo de plata