Tesis doctoral de Francisco Javier Bolivar Osorio
El consumo de energía eléctrica en el mundo se ha incrementado notablemente en las últimas décadas y su tendencia en el futuro es a continuar aumentando. Esto implica un mayor consumo de combustible o un mejor aprovechamiento de los mismos. La mejora del rendimiento de los procesos de generación de energía eléctrica es necesaria para garantizar el suministro. por tanto, el desarrollo de nuevas plantas de generación de energía tiene como objetivo fundamental aumentar la eficiencia térmica de los procesos de conversión. Esto puede traer tanto beneficios económicos como sociales, debido a que al aumentar la eficiencia se reduce el consumo de combustible y se reducen las emisiones de gases contaminantes tales como el co2, so2, y el nox. Los principales factores que afectan la eficiencia térmica en las centrales de generación de energía son la temperatura y en un menor grado la presión de vapor en la entrada de la turbina. Para aumentar las temperaturas de operación (ejemplo 650 °c comparada con las temperaturas de operación de las plantas convencionales de 550 °c) y la presión, se requiere que los nuevos materiales tengan una buena resistencia a la fluencia en caliente y a la oxidación a temperaturas cercanas a los 650°c. Además, debe presentar una buena soldabilidad y facilidad de procesamiento. en los últimos años el desarrollo de los aceros ferríticos-martensíticos con contenidos de cr entre 9-12%, tales como el p-91 y el hcm-12a entre otros, ha permitido aumentar la temperatura de vapor alrededor de 600/625 °c y la presión de vapor a 300 bares. La mejora en estos parámetros ha permitido incrementar la eficiencia térmica de las plantas de generación de energía entre 6-7% y de esta forma, se han reducido las emisiones de co¿ entre 15-20%. No obstante, se han encontrado algunos inconvenientes relacionados con problemas de oxidación. Cuando estos aceros están expuestos a temperaturas cercanas a los 650 °c en condiciones de vapor, se ha observado una fuerte aceleración del proceso de oxidación. en los últimos años se han realizado multitud de estudios con el propósito de desarrollar recubrimientos que permitan reducir los problemas ocasionados por la oxidación y de esta forma poder aumentar las temperaturas de operación de las centrales térmicas, sin que los materiales pierdan tanto su integridad estructural como sus propiedades mecánicas. por ello, en este trabajo de investigación se va hacer un estudio del comportamiento de los aceros ferríticos con contenidos de cr (9-12% peso) p-91 y hcm-12a, recubiertos con al, si, al-hf, al-si en condiciones extremas de oxidación. El análisis se realizó a partir de datos obtenidos mediante ensayos de laboratorio en los cuales se simularon las condiciones de oxidación en vapor y la degradación mecánica y química de las capas que pueden sufrir las capas cuando son sometidas a choques térmicos en una atmósfera de aire. La morfología y composición de los recubrimientos y de las capas de óxido fueron caracterizadas por diferentes técnicas tales como mo, sem/eds y drx de incidencia normal y rasante. en la memoria se recogen las condiciones de deposición óptimas encontradas para la obtención de los recubrimientos de al, si, al-hf y al-si sobre aceros ferríticos-martensíticos con contenidos de cr (9-12%) en peso, mediante cvd-fbr y la evaluación del comportamiento de estas capas frente a la oxidación. En las segunda parte, se presentan los resultados obtenidos de la evaluación de estos recubrimientos frente a la oxidación en vapor y la oxiadción ciclica. Los resultados obtenidos han mostrado que estos recubrimientos presentan un efecto positivo en la protección de estos aceros frente a la oxidación a temperaturas superiores a 600 °c. finalmente, es importante destacar que la técnica de cvd-fbr ha mostrado ser una importante alternativa para mejorar la resistencia a la oxidación de los aceros ferriticos-martensiticos con contenidos de cr 9-12% en peso mediante la deposición de recubrimientos de al, si al-hf y al-si a temperaturas inferiores a 600 °c, que no afectan la micorestructura de los materiales y en tiempos cortos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Evaluación del comportamiento a elevadas temperaturas de recubrimientos de al, si y de al modificado con si y hf depositados mediante cvd-fbr sobre aceros ferríticos-martensíticos (9-12 % cr)«
- Título de la tesis: Evaluación del comportamiento a elevadas temperaturas de recubrimientos de al, si y de al modificado con si y hf depositados mediante cvd-fbr sobre aceros ferríticos-martensíticos (9-12 % cr)
- Autor: Francisco Javier Bolivar Osorio
- Universidad: Complutense de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 02/07/2007
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Francisco Javier Perez Trujillo
- Tribunal
- Presidente del tribunal: paloma Fernández sánchez
- María isabel Barrena perez (vocal)
- Ana Lancha hernández (vocal)
- antonia Martin sanz (vocal)