Elección de materiales para turbinas

“SELECCIÓN DE MATERIALES”
Consideraciones en la elección de materiales para álabes de turbinas de gas en función de su comportamiento a la fluencia.

Alumno: Juan Manuel Basanta Villar D.N.I.: 77.597.606-E Contacto: juanbasantavillar@gmail.com Grado en Ingeniería Mecánica y Tecnologías Industriales Fundamentos de Ciencia de Materiales II Centro Asociado: Lugo Tutor: Sr. Carlos Roda

2.-Índice:
1.- Título y datos personales. 2.- Índice. 3.- Objetivos. 4.- Desarrollo: 4.1.- Definición de fluencia. 4.2.- Turbinas de gas. 4.3.- Selección de materiales para álabes de turbina. 5.- Conclusiones.

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3.- Objetivos.
Este estudio se encuadra dentro del plan de trabajo de la asignatura “Fundamentos de Ciencia de materiales II” completando de una manera fundamentalmente práctica loscontenidos teóricos desarrollados a lo largo del cuatrimestre así como los pertenecientes a la primera parte de esta asignatura “Fundamentos de Ciencia de los Materiales I”. La actividad propuesta por el equipo docente deja abierta a nuestra elección tanto el tipo de turbina como la posición del álabe con respecto a esta. Por otro lado reduce el estudio al comportamiento de estos bajo fluencia, lo quenos aporta una idea del trabajo que es necesario realizar en los estudios de aplicaciones de ingeniería, teniendo que abordar otros muchos factores que influyen en la elección de los materiales. En mi caso me he decantado por una turbina de gas, del tipo de las empleadas en motores de aviación y dentro de estas he seleccionado los álabes que están situados justo a la salida de la cámara decombustión. Estos álabes soportan condiciones muy exigentes de tensión y temperatura, haciendo que el material empleado para su fabricación requiera de un desarrollo de ingeniería muy exhaustivo. Estructuraré este estudio en tres apartados principales. En el primero describiré de una forma general el fenómeno de la fluencia, sus efectos y métodos de predicción, sobre todo en materiales metálicos. Elsegundo apartado será una breve descripción de la turbina seleccionada, sus aplicaciones y funcionamiento, lo que nos creará un escenario de condicionantes para la elección del material ha emplear en la fabricación de los álabes. En el tercer apartado intentaré hacer una pequeña selección de materiales indicando tanto pros como contras en su empleo. Por último, se expone la conclusión del materialelegido atendiendo siempre a su comportamiento bajo fluencia

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4.- Desarrollo.
4.1.- Definición fluencia.
Se denomina deformación por fluencia lenta (crep en inglés: fluencia 'reptar, arrastrarse, deslizarse despacio') al incremento de deformación que sufre un material viscoelástico cuando está sometido a una tensión constante σ0. La tensión constante se aplica desde el instante t = 0,provocando deformaciones lentas o retardadas ε0. Este fenómeno se presenta en materiales viscoelásticos, como los polímeros, y resulta de mucha importancia en el hormigón pretensado. El límite de fluencia, también denominado límite elástico aparente, es el punto a partir del cual el material se deforma plásticamente. Viene indicado por la tensión que soporta una probeta durante un ensayo de tracciónen el momento de producirse el fenómeno de fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada. Los datos obtenidos en un ensayo de fluencia se suelen presentar en un gráfico de fluencia contra tiempo con esfuerzo y temperatura constantes. Lapendiente de la curva es la velocidad de fluencia y el punto final de la curva es el tiempo para ruptura (Fig. 1). Como se indica en la Figura 2, la fluencia de un material se puede dividir en tres etapas. La primera etapa, o fluencia primaria, comienza a una velocidad rápida y aminora con el tiempo. Cuando se alcanza la fluencia el material se deforma inicialmente de modo creciente y rápido...