Esta web es parte del proyecto de I+D+i  PID2019-104799GB-I00, financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033

ROTACRACK

DESARROLLO DE MODELOS TEÓRICOS SENCILLOS Y PUESTA A PUNTO DE UN LABORATORIO VIRTUAL PARA LA DEFINICIÓN DE UNA METODOLOGÍA DE IDENTIFICACIÓN DE FISURAS EN VIGAS ROTATORIAS

OBJETIVOS

Avanzar en el conocimiento del comportamiento dinámico de vigas rotatorias fisuradas mediante el planteamiento de modelos simplificados.

Establecer una metodología que permita detectar la presencia e identificar dichas fisuras de fatiga en vigas rotatorias y poner a punto un sistema de ensayos virtuales de vigas rotatorias fisuradas.

Impacto científico técnico

La detección de defectos en componentes mecánicos y estructurales es un tema de enorme importancia desde el punto de vista de la seguridad y de la sostenibilidad en el diseño y mantenimiento de equipos y procesos industriales y que ha suscitado un enorme interés en la comunidad científica. Prueba de ello es la gran cantidad de trabajos de investigación realizados desde los años 70 y 80 del siglo XX. Sigue siendo un tema con una extraordinaria actividad debido a que el funcionamiento de estos sistemas con defectos, cuya presencia no se ha detectado, puede dar lugar a fallos catastróficos de gran envergadura de un componente, o del sistema general que lo contenga, con la correspondiente repercusión económica que conlleve e incluso puede poner en peligro vidas humanas. Las vigas rotatorias son ampliamente utilizadas en aplicaciones ingenieriles de responsabilidad, tales como palas de aerogeneradores, palas de rotores de helicópteros, palas de hélices de drones, álabes de turbinas o manipuladores robóticos. La posibilidad de estudiar este tipo de elementos con modelos simplificados es, en sí misma, de gran interés, pero además el estudio de modelos simplificados permite conocer los aspectos básicos imposibles de determinar en estructuras o componentes mecánicos más complejos. En este trabajo se pretende avanzar en la utilización de modelos ligeramente más complejos que los utilizados hasta ahora. En los que se tendrán en cuenta efectos no considerados hasta el momento, alcanzando resultados más precisos, pero sin restar simplicidad al planteamiento del problema. Habitualmente la detección de defectos en este tipo de componentes se realiza mediante método de inspección cualitativos que no permiten establecer efectivos planes de mantenimiento más ajustados a la situación real del componente, evitando sobrecostes innecesarios. En conocimiento del equipo investigador, hasta el momento, no se ha realizado un estudio pormenorizado del efecto combinado de los diferentes parámetros caraterísticos del sistema, incluidas las propiedades de la fisura, en el comportamiento dinámico. Este estudio imprescindible para desarrollar metodologías de identificación del daño se realizará a partir del sistema virtual de ensayos que se pretende poner en marcha.

Impacto social y económico

El objetivo último del presente proyecto es el establecimiento de una metodología que permita detectar la presencia e identificar fisuras de fatiga en palas rotatorias. La metodología desarrollada se podría aplicar en el mantenimiento de todo tipo de vigas rotatorias, tales como palas de helicóptero, palas de aerogeneradores, álabes de grandes turbinas o palas de open-rotors.  El proyecto está en consonancia con dos de los retos de la sociedad: energía segura, sostenible y eficiente y transporte inteligente, sostenible e integrado, del objetivo 4 de la estrategia 2013-2020 que a su vez coinciden con los retos propuestos en el la estrategia europea H2020. De igual modo,  se adecúa a los indicadores estratégicos de personal de I+D y alta tecnología de la Estrategia de especialización inteligente de investigación e innovación de la Comunidad de Madrid (RIS3).
Podría tener un impacto significativo a medio-largo plazo en las numerosas industrias en las que las vigas rotatorias son imprescindibles, especialmente las de la energía eólica y la aeronáutica. En concreto, se pueden esperar los siguientes impactos beneficiosos a medio-largo plazo:
– Se disminuirán sensiblemente los costes debido a las paradas para inspección, ya que la metodología propuesta se implementará con el equipo en funcionamiento.
– Se reducirá el gasto en recambios y equipos, ya que se evitarán roturas catastróficas al detectar previamente el posible crecimiento de la fisura.
– Debido al conocimiento previo del crecimiento de la fisura también aumentará la seguridad de los trabajadores y usuarios últimos de los equipos en los que se encuentran las palas rotatorias.
– En el caso de la industria eólica la energía obtenida será más barata y fiable, debido a la reducción comentada en costes y la reducción del riesgo de fallo.
– En general, los resultados esperables fomentarán la promoción de las energías renovables, lo que ayudaría a acelerar la transición hacia sistemas de producción de energía más sostenibles, ecológicos y seguros. Estos sistemas impactarán positivamente la vida de las personas en los próximos años.

DIFUSIÓN DE LOS RESULTADOS DEL PROYECTO