Buscan ampliar vida útil de álabes en turbinas de gas terrestres

Por Ignacio García

Pachuca, Hidalgo. 4 de junio de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- La investigadora del Instituto Tecnológico de Pachuca (ITP) —perteneciente al Tecnológico Nacional de México (Tecnm)—, Erika Osiris Ávila Dávila, desarrolla actualmente un proyecto de análisis de la estabilidad microestructural en una superaleación base níquel utilizada como álabe en turbinas de gas terrestres para generar energía eléctrica, por lo que podría identificarse una metodología de regeneración microestructural que amplíe la vida útil de los álabes y, en consecuencia, el mantenimiento de las turbinas sea más económico a largo plazo para este sector.

La académica refirió que los álabes de turbinas son componentes estructurales que sufren gran desgaste, por lo que se tiene la intención de diseñar un procedimiento que pueda ayudar en su reparación y por ello se ha centrado en analizar los cambios en la estructura interna de material no ferroso, en este caso una superaleación base níquel que, ciertamente, durante su funcionamiento en una turbina es sometido a elevadas temperaturas y esfuerzos mecánicos por tiempos prolongados, provocando cambios en las propiedades físicas y químicas originales del material.

Agregó que los álabes que se emplean en la actualidad tienen un tiempo de vida útil de miles de horas, dependiendo del material y del lugar en que se localice al interior de la turbina, por lo que representan un gasto considerable e importante para las empresas. Así, busca ampliar con este estudio la posibilidad de regenerar el material una vez retirado del servicio. No obstante, se hace necesario para ello estudiar el comportamiento mecánico del material.

La investigadora se especializa en revisar la evolución microestructural de la superaleación y planea cuantificar la degradación de los álabes e identificar los parámetros críticos que causan deterioro mecánico en estos componentes de turbina.

La integrante nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) trabaja con aleaciones no ferrosas, actualmente con superaleaciones base níquel, las cuales mantienen sus propiedades aun sometidas a elevadas temperaturas por tiempos prolongados, a diferencia de otras aleaciones que disminuyen sus propiedades durante una exposición breve a temperaturas altas. De lo anterior, se ha especializado en el estudio de transformaciones de fase que, en consecuencia, modifican la estructura interna de los materiales.

Se sabe que existe una técnica de reestructuración de este tipo de aleaciones. Sin embargo, esta técnica es muy costosa. Así, la también docente del ITP contempla la posibilidad de realizar un procedimiento más económico que prolongue la vida útil de la superaleación.

A su vez, reconoció que la falta de infraestructura para realizar estos estudios en el ITP ha sido una limitante para lograr obtener resultados con prontitud, por lo que ha solicitado el apoyo de reconocidos investigadores adscritos a institutos de educación superior (IES) con equipos y software necesario para el desarrollo de experimentos, como el Instituto Politécnico Nacional (IPN) en la Ciudad de México.

También ha participado en distintas convocatorias para allegarse de recursos federales. Así, recientemente fue beneficiada con el proyecto de Caracterización microestructural y estudio del efecto de deformaciones mecánicas sobre la estructura interna de álabes de turbina. No obstante, pretende también lograr recursos a través de la vinculación de este proyecto con la industria privada de nuestro país, haciendo, Ávila Dávila, énfasis en que no hay empresas dedicadas a atender este problema real del sector energético en turbinas de gas terrestres, al menos no en Hidalgo.

Ávila Dávila comentó que desea establecer también vínculos de colaboración con centros de investigación, como el Centro de Tecnología Avanzada (Ciateq), unidad Ciudad Sahagún, y con el Parque Científico y Tecnológico del estado de Hidalgo, para trabajar en procedimientos similares, debido a que en el estado de Hidalgo se producen partes ferroviarias, tubería, entre otros componentes estructurales con maquinaria expuesta durante su funcionamiento a elevadas temperaturas, por lo que planea desarrollar, a futuro, tratamientos para lograr regenerar componentes metálicos útiles para las condiciones que requiera una empresa.

Asimismo, indicó que los resultados obtenidos hasta ahora, referentes a la regeneración de la microestructura de una superaleación base níquel, en los que participó una estudiante de la maestría en ingeniería mecánica del ITP e investigadores de reconocido prestigio del IPN, han sido muy satisfactorios. Señala que la reestructuración del material consistió en aplicar tratamientos térmicos a un álabe retirado de servicio en un horno a temperaturas superiores a los mil grados Celsius y posteriormente a temperaturas inferiores y próximas a 800 grados Celsius durante diferentes tiempos de permanencia cada uno.

La ingeniera refirió que tardará aproximadamente un año en finalizar las pruebas previstas para la conclusión de este proyecto científico.