• sábado 28 de enero del 2023

La UEx ofrece un escudo apoyado en resoluciones bioinspiradas para resguardar las aeronaves exclusivas en su reentrada

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MÉRIDA, 27 Jul.

El emprendimiento europeo AM-ACTS, dirigido por la Facultad de Extremadura (UEx) y que comienza este año, ofrece un escudo térmico refrigerado apoyado en resoluciones bioinspiradas para resguardar las aeronaves exclusivas en la reentrada a la atmósfera.

En esa idea, cuyos "prometedores desenlaces" se aguardan en tres años, al lado de la UEx, forman parte asimismo la compañía de españa IberEspacio, University West en Suecia, la compañía sueca Questek y el centro de investigación CNRS-PROMES (PROcédés Matériaux et Energie Solaire) en Francia.

La investigación se enmarca en la convocatoria competitiva M-ERA.NET CALL 2021 en la línea de acción Materials for additive manufacturing, informó la facultad extremeña en publicación oficial.

El desarrollo de reentrada en la atmósfera dura solamente unos minutos, pero somete a los automóviles exclusivas a unas condiciones extremas y a unas temperaturas muy altas, sobre los 2000ºC.

Las aeronaves se resguardan a través de escudos térmicos, generalmente fabricados desde material cerámico aislante, pero son de tipo pasivo, esto es, su acción se restringe a eludir que la temperatura exterior afecte al fuselaje.

Sin embargo, esta protección pasiva muestra una secuencia de problemas. El primero de ellos es que el escudo pasivo se daña a través de oxidación, lo que hace la evaporación (ablación) del escudo, con lo que éste es de usar y tirar, debiendo sustituirse completamente tras cada reentrada.

Otra desventaja relacionada a lo previo es el coste ambiental de renovación de los escudos, gracias a la utilización de materias primas y el consiguiente incremento de consumo energético y de emisiones de gases de efecto invernadero en el desarrollo de fabricación.

La refrigeración activa ahora se aplica en el ámbito aeronáutico para achicar la temperatura de los motores y turbinas, pero la noticia de este emprendimiento AM-ACTS es integrar este sistema de refrigeración a los materiales cerámicos de muy elevada temperatura.

La iniciativa de los estudiosos de la UEx es desarrollar un escudo térmico refrigerado apoyado en resoluciones bioinspiradas que aportarían un escudo mucho más efectivo, sostenible y de menor coste. "Nuestra iniciativa persigue ralentizar la oxidación y el desgaste de los materiales cerámicos aislantes capaces de aguantar temperaturas extremas, de forma que aseguremos su durabilidad en el tiempo", ha proclamado Pedro Miranda, estudioso primordial del emprendimiento.

El propósito es enfriar activamente los materiales que conforman el escudo eludiendo la oxidación. Gracias a las habilidades de la impresión tres dimensiones se marchan a integrar a esas cerámicas una secuencia de microcanales internos bioinspirados, o sea, imitando a la naturaleza.

La mayoría de los seres vivos, tanto plantas como animales, que están en ámbitos térmicamente hostiles consiguen supervisar las diferencias térmicas a través de la circulación de fluidos, en forma de sistema de refrigeración.

"A los materiales cerámicos les vamos a dotar de una secuencia de canales interiores que asemejarían a los circuitos vasculares o de la savia, que van a redistribuir el profundo calor recibido por toda la aeronave, reduciendo de esta forma el encontronazo del calor sobre el escudo", explicó Miranda.

Otra virtud de la solución bioinspirada es que dará un escudo térmico mucho más rápido que los escudos pasivos que necesitan un espesor bastante alto y son, por consiguiente, mucho más pesados. Este cambio por su parte puede sospechar un considerable ahorro en consumo de comburente por la parte del vehículo espacial.

"En este preciso momento, el coste de poner en órbita 1 kg de material es de múltiples una cantidad enorme de dólares estadounidenses. El empleo de escudos mucho más rápidos no solo favorece a los automóviles exclusivas sino más bien asimismo a los futuros aeroplanos hipersónicos, todo los que sea achicar el peso de una aeronave piensa un ahorro de comburente", ha matizado el estudioso de la UEx.

Participan en el emprendimiento AM-ACTS 2 conjuntos de investigación de la UEx. El conjunto GEMA, especialista en materiales cerámicos de elevada temperatura y en métodos de impresión tres dimensiones de materiales cerámicos y el conjunto Mecánica de fluidos, en tanto que por los microcanales interiores circularán fluidos de refrigeración. "Este emprendimiento nos irá a aceptar ser vanguardistas y referentes mundiales en el avance de construcciones con microcanales en cerámica de elevada temperatura", ha subrayado Miranda.

La colaboración de los asociados suecos y franceses en el emprendimiento es clave para la etapa de experimentación. La UEx va a comprar un dispositivo hecho a la medida para emular temperaturas y flujos de calor afines a la reentrada en la atmósfera, pero para emular otras condiciones del plasma atmosférico, como la existencia de oxígeno ionizado, va a ser exacto tener el CNRS-PROMES, un centro de energía del sol en fase de prueba donde tienen la posibilidad de emular estas condiciones.

Por su parte, los 2 asociados suecos van a desarrollar escudos térmicos afines en metales, y con el apoyo de simulaciones numéricas conseguir aleaciones y métodos que dejen crear escudos mezclando materiales cerámicos y metales, para aumentar al máximo las posibilidades estructurales y térmicas de los escudos térmicos propuestos.

Este modelo conceptual se puede utilizar asimismo a la energía termosolar de concentración. "España es vanguardista en todo el mundo en esta tecnología consistente en una enorme torre central cercada de múltiples espéculos que concentran toda la luz del sol que influye sobre ellos, de forma que en lo prominente de esa torre se alcanzan temperaturas de cientos y cientos de grados centígrados", explicó el estudioso de la UEx.

"Nuestros cerámicos refrigerados dejarían acrecentar estas temperaturas sin que se resienta la composición, incrementando la eficacia energética de estos recolectores solares".

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