La ceniza volcánica puede dañar los motores a reacción, y Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU en los vulcanólogos de Munich han desarrollado un nuevo modelo empírico para la evaluación del riesgo. Sus resultados muestran que las pruebas con arena no reflejan el comportamiento de la ceniza en este contexto.
La ceniza volcánica es peligrosa para las aeronaves comerciales porque, cuando se introduce en los motores a reacción, puede dañar gravemente las turbinas y comprometer el funcionamiento de otros componentes. Por esta razón, la erupción del volcán Eyjafjallajökull en Islandia en 2010 condujo a una propagación generalizadainterrupción del tráfico aéreo sobre Europa y resultó en pérdidas económicas considerables. "El daño a los motores es principalmente atribuible a la deposición de cenizas fundidas en las paletas de las turbinas", dice el profesor Donald Dingwell, Director del Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente enLMU ". Y uno de los motivos para el cierre extenso del espacio aéreo en 2010 fue que no se sabía nada sobre el comportamiento de fusión de la ceniza volcánica en las condiciones que se encuentran dentro de los motores a reacción". Él y su grupo de investigación han investigado el problema y han demostradoque la composición química de la ceniza, que varía según su fuente, juega un papel crucial en la determinación de cuánto daño puede causar.El nuevo estudio muestra que las pruebas estándar, que utilizan arena o partículas de polvo como representantes, no reproducen los efectos de las cenizas volcánicas en los motores a reacción.Sobre la base de estos resultados, el equipo de LMU ha desarrollado un modelo que les permite proporcionar estimaciones más realistas del riesgo para la aviación que representan las cenizas volcánicas.Sus hallazgos aparecen en línea en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Las temperaturas en los motores a reacción en funcionamiento oscilan entre 1200 ° C y 2000 ° C. En tales condiciones, las partículas de ceniza volcánica se derriten y el material fundido se deposita en las superficies calientes de las turbinas. Esto a su vez puede provocar la obstrucción de las boquillas de combustible,conductos de enfriamiento y otras partes del motor. Además, las partículas de ceniza pueden penetrar los revestimientos cerámicos protectores en las turbinas, comprometiendo su desempeño como barreras térmicas y exacerbando el daño ".sobre el uso de arena, "señala Dingwell". Sin embargo, en términos de su composición química, la ceniza volcánica difiere significativamente de la arena. Además, la composición de la ceniza varía ampliamente dependiendo del volcán del que provenga.
La ceniza se derrite a temperaturas más bajas que la arena
Por lo tanto, los investigadores de LMU han realizado el primer análisis sistemático del comportamiento de fusión de las cenizas volcánicas obtenidas de una variedad de fuentes. Calentaron muestras de cenizas de nueve volcanes diferentes a diferentes velocidades hasta una temperatura máxima de 1650 ° C, simulando asíel rango de temperaturas que se encuentra en diferentes lugares dentro de los motores a reacción comerciales. Se descubrió que las temperaturas de fusión dependen en gran medida de la composición química de las cenizas: cuanto mayor es la fracción de óxidos básicos en la muestra, menor es la temperatura de fusión ".Según nuestros datos, pudimos desarrollar un modelo empírico, que describe cómo el comportamiento de fusión de la ceniza volcánica en función de su composición química y la velocidad a la que se calienta ", explica Dingwell." También confirmamos informes anteriores de que la ceniza en generalse derrite a temperaturas significativamente más bajas que las partículas de polvo o arena, y en consecuencia se depositará a tasas mucho más altas en las piezas calientes del motor ". Él y sus colegasPor lo tanto, están convencidos de que las pruebas basadas en el uso de arena no son adecuadas para evaluar los efectos de la ceniza volcánica en las turbinas, ya que subestiman severamente el grado de daño que pueden causar las últimas partículas.
"Con este modelo, proporcionamos la base para una estimación más precisa de los efectos de la deposición de cenizas volcánicas en motores de turbina", dice Dingwell. Los investigadores ahora planean ampliar su base de datos para ampliar la aplicabilidad del modelo.También tienen la intención de explorar cómo los motores a reacción pueden volverse menos susceptibles al daño por la ceniza volcánica, desarrollando recubrimientos resistentes a la deposición para las superficies de los componentes.
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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