RETO DEL CLIENTE
El Centro de Operaciones de Pruebas Mecánicas de Rolls-Royce (MTOC) es un laboratorio de pruebas innovador para el Grupo Rolls-Royce dedicado a la evaluación mecánica y estructural de componentes de turbinas de gas durante el desarrollo, la producción y el servicio. Rolls-Royce invirtió en esta nueva instalación de pruebas por dos razones: para satisfacer las necesidades urgentes de innovación de productos y soporte posventa, y para combinar capacidades robustas de pruebas mecánicos, de materiales y de vibración dentro de una sola instalación y organización.
MTOC se inauguró en 2010 y ofrece un espectro de capacidades de prueba, incluido el apagado de las aspas del ventilador, la ingestión de aves, el giro, la fatiga, la vibración y, por supuesto, las pruebas de materiales. La instalación de 75.000 pies cuadrados emplea a 70 personas y está ubicada en Dahlewitz, cerca de Berlín, y cerca de los socios comerciales y proveedores de Rolls-Royce.
La fatiga termomecánica (TMF) es uno de las pruebas más importantes realizados en MTOC porque representa con precisión el entorno operativo de ciertos componentes en el motor de turbina de gas, aunque de una manera simplificada. Al realizar las pruebas de TMF en el MTOC, Rolls-Royce puede controlar estrictamente el proceso, probar nuevas aleaciones y observar cualquier comportamiento inusual del material que surja durante la prueba. Esto le da a la empresa una mejor comprensión de los materiales utilizados en sus motores. Sin embargo, el reto de TMF es la complejidad.
"Nuestros pruebas son complejos y requieren una combinación de fases de temperatura y carga, que no suelen asociarse a las pruebas estándar de TMF", señala el Dr. Stephen Brookes, ingeniero de pruebas de MTOC y especialista en pruebas de TMF. "las pruebas de TMF en el MTOC incluyen tanto variedades con control de cepa como con control de carga. Son procedimientos separados de complejidades similares. Mi función en MTOC es garantizar que estos tipos de pruebas sean precisos, confiables, eficientes y estén más desarrollados".
SOLUCIÓN DE MTS
Para ayudar a superar la complejidad de las pruebas de TMF, el MTOC utiliza soluciones de pruebas mecánicos de MTS. Como señala el Dr. Brookes, las capacidades de prueba de TMF en el MTOC adoptan dos formas: TMF controlada por deformación, para la que hay asignados dos sistemas de prueba MTS, y TMF controlada por tensión, para la que habrá asignados hasta seis sistemas de prueba MTS. En concreto, el MTOC utiliza los sistemas de prueba servohidráulicos MTS Landmark™ para realizar pruebas de TMF controlados por tensión en su laboratorio de materiales.
Los sistemas MTS Landmark están diseñados para un control totalmente integrado. La solución completa incluye un bastidor de carga modelo 370 y uncontrolador digital MTS FlexTest®, con potencia suministrada por unidades de potencia hidráulicaMTS SilentFlo™ . La solución también incluye un subsistema especializado de TMF, que combina equipos de calentamiento y enfriamiento por inducción con mordazas y extensómetros diseñados para las pruebas de TMF. El bastidor de carga, los sistemas de calefacción y refrigeración están controlados por el software de última generación MTS TestSuite.
Además, el software MTS TestSuite ofrece un módulo dedicado a la TMF que contiene todas las plantillas y cálculos de pruebas, análisis e informes necesarios para realizar pruebas de TMF exhaustivos y precisos. Las plantillas de prueba predefinidas pueden ejecutarse tal como están o pueden modificarse para ajustarse a la mayoría de las pruebas TMF mono o multiaxiales descritos en los proyectos de normas ASTM e ISO.
BENEFICIOS PARA EL CLIENTE
"El sistema MTS está extremadamente bien diseñado", afirma el Dr. Brookes. "Todo se ha tenido en cuenta para que la prueba sea óptimo: el bastidor de carga, el horno y la refrigeración están integrados y controlados por el software TestSuite. Esto nos permite realizar pruebas de forma precisa, eficiente y ofrece una repetibilidad confiable".
Según el Dr. Brookes, el software MTS TestSuite ha demostrado ser extremadamente versátil.
"Podemos escribir fácilmente y/o editar un procedimiento de prueba para satisfacer nuestras necesidades. Esta capacidad ha demostrado ser muy valiosa a la hora de sincronizar el bastidor de carga, el horno y los sistemas de refrigeración, lo que nos permite escribir procedimientos complejos de TMF controlados por tensión en los que la sincronización ya no es un problema".
La experiencia del personal de MTS también resultó valiosa para ayudar al MTOC a lograr sus objetivos específicos.
“Estamos muy contentos de poder llamar a los desarrolladores de software de MTS para que desarrollen un procedimiento de plantilla de TMF con control de deformación para nosotros”, menciona el Dr. Brookes. “Esta resultó ser la manera más eficiente de avanzar y, a pesar de que nuestras instalaciones están tan lejos de MTS, el tiempo de entrega entre nuestras solicitudes y el procedimiento terminado fue extremadamente rápido”.
El Dr. Brookes sigue siendo positivo sobre el futuro de las pruebas de TMF y el papel que cumplen los sistemas de prueba MTS en el MTOC.
“El futuro de las pruebas de TMF en MTOC se extenderá hacia una mayor complejidad de las pruebas y un mayor desarrollo de la técnica”, señala el Dr. Brookes. “La combinación de diferentes tipos de pruebas en las pruebas de TMF, como la TMF de propagación de grietas, es un ejemplo de mayor complejidad de las pruebas. En cuanto al desarrollo, siempre hay espacio para mejorar las prácticas, las nuevas técnicas de control de las pruebas y las nuevas normas. Con el sistema MTS que tenemos ahora, no veo ninguna razón para que estas visiones futuras no se conviertan en realidad".
