Modelos no lineales para impulsar el sector del acero
El sector industrial podría ahorrar dinero y mejorar el nivel de seguridad si contase con modelos precisos del comportamiento de los materiales resistentes a los choques térmicos en condiciones industriales exigentes. Se ha dado un paso de gigante en este sentido gracias a la alianza entre una entidad académica especializada en el modelado del comportamiento no lineal de materiales y una destacada empresa dedicada a la producción de materiales refractarios (esto es, resistentes a las altas temperaturas) para las industrias del acero, el vidrio y la fundición. «El resultado de este proyecto está llamado a mejorar el rendimiento económico y medioambiental del sector de la acería», explicó Francesco Dal Corso, coordinador del proyecto HOTBRICKS y profesor agregado de Mecánica de sólidos y de estructuras de la Universidad de Trento, en Italia. «Hemos formado a un equipo de profesionales altamente cualificados que disponen de amplias competencias técnicas y destrezas prácticas que tendrán un impacto inmediato en el sector y colmarán las lagunas de las que frecuentemente adolecen tanto la industria como las instituciones académicas». Conocer el comportamiento de los materiales La mecánica de sólidos no lineales estudia el comportamiento de los materiales sometidos a presiones como oscilaciones térmicas y otras condiciones de carga. Esta información es esencial para el diseño de dispositivos de aplicaciones mecánicas avanzadas, especialmente aquellas que operan en condiciones de carga extremas. Muchas aplicaciones de mecánica de sólidos no lineales se emplean en robótica o en sectores como el aeroespacial, así como en procesos industriales en los que se utilizan el conformado de metales o materiales cerámicos. Los geomateriales son una clase muy amplia de materiales de tipo rocoso entre los que se encuentran la piedra, el cemento, la tierra y la cerámica. Estos materiales son de especial interés para la ingeniería, ya que poseen numerosas aplicaciones industriales, como absorbentes de vibraciones e impactos, agentes protectores contra el fuego y de barrera térmica y, por supuesto, como productos refractarios. Su elevado punto de fusión y gran estabilidad térmica y química los convierten en los materiales idóneos para aplicaciones a altas temperaturas, como aquellas en las que se utiliza acero y hierro fundido. «El objetivo de este proyecto es acercar el modelado no lineal a la industria para obtener diseños mecánicos con un rendimiento superior», afirmó Dal Corso. «Los avances en el campo de las aplicaciones industriales con geomateriales a altas temperaturas pasan necesariamente por el modelado no lineal de procesos complejos de producción». Expertos para una nueva generación En el programa de investigación del proyecto HOTBRICKS, que inició su andadura en septiembre de 2013, colaboraron el ámbito académico y el industrial, de la mano de la Universidad de Trento y la empresa Vesuvius, respectivamente, las cuales emplearon la mecánica de sólidos no lineales para diseñar materiales refractarios para aplicaciones con acero fundido. Este equipo posee experiencia en modelado, simulación numérica, análisis experimental, caracterización de materiales y optimización de diseños. «Nuestro objetivo era formar a una nueva generación de jóvenes investigadores en un entorno multidisciplinario e intersectorial», declaró Dal Corso. La clave del éxito de esta iniciativa fue el modelado preciso del comportamiento mecánico de materiales refractarios a altas temperaturas, que dio lugar a un nuevo método de optimización del diseño de dispositivos destinados a aplicaciones en dichas condiciones térmicas. «Los resultados de investigación no solo suponen un avance científico sino que representan un paso adelante en el diseño mecánico de componentes refractarios fabricados a escala industrial», señaló Dal Corso. Desde que finalizase oficialmente el proyecto a finales de agosto de 2017, se han desarrollado nuevos métodos de diseño de aplicaciones a altas temperaturas que está utilizando Vesuvius, el socio industrial de esta iniciativa. Esta empresa belga aplica el conocimiento colaborativo para aumentar la seguridad, limitar el desperdicio de materiales y energía y reducir la contaminación ambiental derivada de los procesos de fabricación. «Los resultados del proyecto permitirán a Vesuvius aplicar procesos y tecnologías adecuados de forma más sostenible, rentable y ágil», añadió Dal Corso.
Palabras clave
HOTBRICKS, industria, material refractario para la industria del acero, materiales, residuos, Vesubio, geomateriales
