ImpactU Versión 3.11.2 Última actualización: Interfaz de Usuario: 16/10/2025 Base de Datos: 29/08/2025 Hecho en Colombia
Evaluación del comportamiento ante fenómenos de erosión, corrosión y cavitación de un acero inoxidable UNS S42000 y un bronce UNS C52400 para su potencial aplicación en álabes de turbinas hidrocinéticas
RESUMEN : Colombia posee una gran riqueza hídrica propicia para la producción de energía eléctrica, y con el avance ingenieril y tecnológico se están implementando nuevas tecnologías de energías alternativas como son las turbinas hidrocinéticas. En la actualidad, su implementación es novedosa y se ha avanzado en su diseño y desarrollo para ser aplicadas en zonas no interconectadas (ZNI). En estas zonas la infraestructura para el suministro de energía eléctrica es precaria y se ha convertido en objeto de estudio y desarrollo para mejorar la calidad de vida de estas poblaciones. Por esta razón, en el marco del proyecto SENECA 60611 “Generación de energía eléctrica a pequeña escala mediante turbinas hidráulicas e hidrocinéticas”se planteó en este trabajo de investigación evaluar el comportamiento de un acero inoxidable UNS S42000 y un bronce UNS C52400 refinado con Zr ante fenómenos de erosión, cavitación y corrosión para su potencial aplicación en la fabricación de los álabes de turbinas hidrocinéticas de eje vertical. Por esta razón, fue necesario establecer las condiciones de procesamiento para los materiales mencionados haciendo uso de los diseños de perfil hidrodinámico propuestos en el proyecto SENECA 60611 y optimizando las condiciones de fabricación para obtener resultados confiables. Esto se llevó a cabo haciendo uso de predicción de defectos por medio de simulación de fundición utilizando el programa SolidCast. Se obtuvieron parámetros como geometrías, temperaturas, tiempo de vaciado y comportamiento del metal fundido dentro de la cavidad del molde adecuados para obtener piezas libres de defectos, además de ser útil en la ejecución del prototipado 3D de los modelos usados en el moldeo de las piezas de interés. A los cuerpos de prueba obtenidos se les realizó medición de dureza y rugosidad, posteriormente se llevaron a cabo ensayos de erosión y cavitación durante 18 horas en agua potable con pH=10 y pH=4 a 1250 RPM y en el caso de los ensayos de erosión se usó arena de sílice con tamaño de partícula en el rango de 0,5 a 2 mm haciendo uso de un RDA (aparato de disco rotativo), además se realizaron ensayos de corrosión en un potenciostato a pH=10, PH=4 y una solución de NaCl al 3,5% usada como referencia. Se encontró que el acero inoxidable presenta valores promedio de MDE a pH=10 más bajos (55% en erosión y 35% en cavitación) respecto al bronce, caso contrario para un pH=4 con valores mal altos (24% en erosión y 64% en cavitación) respecto al bronce. El comportamiento fue similar para la velocidad de corrosión donde a pH=10 y pH=4 su valor fue de 86% y 64% más bajo que para el bronce respectivamente, al igual que con los valores de velocidad de penetración donde a pH=10 y pH=4 su valor fue de 85% y 61% más bajo que para el bronce respectivamente. También se analizó por microscopia óptica la microestructura presentada por dichas aleaciones y por microscopia electrónica de barrido el grado de deterioro sufrido por los cuerpos de prueba, donde se presentó un mayor daño sufrido debido a la erosión por sedimentos (arena de sílice) donde no se encontraron evidencias claras de daño por cavitación. Finalmente, en base a los resultados obtenidos se recomendó que según las características de pH del recurso hídrico se elija el acero inoxidable UNS S42000 para medios básicos o el bronce UNS C52400 refinado para medios ácidos como el material para la fabricación de los de álabes de turbinas hidrocinéticas de eje vertical.