Buscan mayor durabilidad de álabes de turbinas

Por Ignacio García

Pachuca, Hidalgo. 12 de mayo de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- El investigador del Instituto Tecnológico de Pachuca (ITP) —perteneciente al Tecnológico Nacional de México (TecNM)—, Edgar Ernesto Vera Cárdenas, comenzó a trabajar desde julio del año pasado un proyecto para alargar la durabilidad de los álabes de los aerogeneradores en la industria eólica mexicana para que sean más resistentes a las condiciones de la zona de la ventosa en Oaxaca.


El miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) mencionó que este proyecto fue desarrollado en conjunto con Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (CIDESI) y el Centro Nacional de Tecnologías Aeronáuticas (CENTA) ambos localizados en el estado de Querétaro. El objetivo del proyecto es analizar la erosión y desgaste que sufren los álabes de los aerogeneradores en la zona costeña de Oaxaca, donde se registran temperaturas de hasta 50 grados Celsius y la arena es presenta características erosivas importantes.

De acuerdo con el académico, el impacto de las partículas sólidas y líquidas sobre la superficie de los álabes en particular en el borde de ataque provoca erosión que altera el coeficiente aerodinámico y esto, a su vez, afecta la generación de energía eléctrica, ya que los coeficientes aerodinámicos de las palas se ven significativamente mermados con el aumento en rugosidad de la superficie de las palas.

A través de pruebas de laboratorio que realizan con máquinas de desgaste, se están evaluando diferentes materiales entre los que se encuentran resinas epoxicas con fibra de vidrio, fibra de carbón y kevlar simulando las condiciones de erosión de las palas en las costas, por lo que también lo efectúan a cierta velocidad y temperatura para así detectar la manera de alargar la vida útil de las palas para que su producción de energía eléctrica no sea mermada.

Para este proyecto colaboran con el investigador dos alumnos de la maestría de ingeniería mecánica del ITP. Uno de ellos con la supervisión del Ingeniero de Proyectos Saúl Ledesma Ledesma encargado del laboratorio de materiales compuestos del Centro Nacional de Tecnologías Aeronáuticas (CENTA) fabricaron las probetas en fibra de carbono, y en un futuro próximo con fibras de Kevlar para evaluar la sustitución de la fibra de vidrio en la zona de mayor erosión (zona del borde de ataque).

Mencionó que cuentan con un recubrimiento que los protege de los rayos ultravioleta del sol y algunos impactos menores de partículas, pero no es suficiente, por lo que espera que en las próximas semanas sometan las probetas en las máquinas de desgaste en el IPN para medir su resistencia y así proponer nuevos materiales de fabricación.

Además, aseveró que otra de las ventajas de este tipo de materiales es que son más ligeros y no se corroen con tanta facilidad como la fibra de vidrio y aunque todavía no han establecido el tiempo de vida útil que puede durar la fibra de carbono o kevlar en los álabes, esperan que pueda ampliarse entre 30 y 40 por ciento más de las actuales, cuya duración es de dos años en promedio.

Aunque la fibra de carbono o kevlar son más costosas que la fibra de vidrio, el investigador sostuvo que si se refuerza solamente el área de mayor impacto el costo no es significativo además de que el beneficio esperado es muy importante ya que este tipo de reparaciones se hacen con las palas montadas en la turbina lo que genera tiempos largos de mantenimiento y costos directos e indirectos muy altos.

Agregó que aún falta hacer pruebas en temperaturas de entre 40 y 45 grados Celsius y por ello continuarán con la vinculación con los CIDESI y CENTA que pertenecen a la red de centros Conacyt, pero también contemplan en un futuro asociarla con la industria privada.

Las pruebas que ha realizado solo están enfocadas en altas temperaturas, pero para las condiciones bajo cero aún no se han concretado, ya que el área de estudio se concentra principalmente en las zonas costeñas, donde los álabes también reciben el impacto de la arena.

Para la realización de este proyecto participan cinco investigadores de las tres

Instituciones, siendo Edgar Vera el único académico del ITP.

Los avances de esta investigación se darán a conocer en un Congreso de Aeronáutica que se desarrollará en Londres, Inglaterra, en junio próximo, además de que también buscan publicar los resultados preliminares en revistas científicas especializadas.

Debido a la falta de infraestructura para realizar las pruebas preliminares en el ITP, el proyecto se ha aplazado para continuar con los estudios en el IPN, pero hasta el momento se han contabilizado 24 pruebas distintas.

 

Edgar Vera es ingeniero mecánico por el ITP, maestro en ingeniería mecánica por el Instituto Tecnológico de Celaya, doctor en ingeniería mecánica por el IPN, además de que realizó un posdoctorado en la Universidad de Sheffield, en Inglaterra, y es investigador nacional nivel I. Ha sido docente en la Universidad Tecnológica de Tulancingo y en la Universidad Politécnica de Pachuca (UPP) y cuenta con seis artículos en revistas científicas especializadas y con congresos internacionales por Estados Unidos, Europa y Sudamérica, siendo el diseño mecánico su línea de estudio.

 

 

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