Diseño de motores aeronáuticos propulsados por turbina usando revestimientos especiales
Con el incremento del kilometraje en el transporte aéreo y la creciente presión para que se reduzcan las emisiones de contaminantes, cada vez se exige una mayor eficiencia de los motores modernos propulsados por turbina de gas. Diversas investigaciones anteriores han logrado mejoras en la construcción, por ejemplo optimizando el diseño aerodinámico e incrementando la relación de dilución (bypass ratio), lo cual conduce a un menor consumo de combustible. Es previsible que puedan lograrse otras mejoras en la eficiencia si se minimiza el intersticio entre los álabes de rodete y la envoltura del compresor del motor. El proyecto SEAL-COAT se centró en lograr revestimientos de sellado desgastables por abrasión que permitan que la punta del álabe corte un surco en el material de sellado sin que el propio álabe sufra desgaste. Haciendo posible de este modo un intersticio autoajustable, se puede ejercer un control óptimo de la cantidad de aire que pasa sobre las puntas de los álabes en el compresor. Estos revestimientos están siendo validados usando muestras desgastadas por contacto con un prototipo de álabe que gira en condiciones controladas de velocidad y tasa de penetración. Por medio de códigos informáticos se efectúa un análisis más exhaustivo de la influencia de las condiciones y propiedades de los revestimientos en el transcurso de las pruebas para estudiar su rendimiento. A este efecto, los socios del proyecto de la Universidad de Tecnología de Belfort-Montbéliard emplearon ANSYS, un código de uso frecuente para la simulación de elementos finitos. Se usaron tanto elementos objetivo como de contacto para modelar el contacto entre la punta del álabe y el revestimiento desgastable de sellado, así como para calcular el calor generado a medida que se disipa energía por efecto de la fricción. Un aspecto clave para estos cálculos eran los datos introducidos en relación con los revestimientos de referencia, que no se limitaron a sus propiedades elásticas para aunar los análisis mecánico y térmico. La consistencia modificada de los revestimientos con raíces en el proceso de recubrimiento por rociado térmico planteó una dificultad añadida que fue resuelta. Se realizaron mediciones experimentales a fin de validar los resultados de los cálculos en cada caso estudiado antes de poder establecer un punto de partida fiable para lograr un mejor diseño de los componentes del motor gracias a los nuevos revestimientos.
