Las aleaciones con memoria de forma (SMA) junto con los materiales magnetoestrictivos son los dos materiales inteligentes que me entusiasman mucho en lo que respecta a sus aplicaciones y propiedades. La versatilidad de las aleaciones con memoria de forma es el factor contribuyente más importante debido a que se encuentran en una variedad de aplicaciones.
Algunas de las aplicaciones de las SMA están en:
- Industria de aviación
- Robótica
- Industria automotriz
- Industria biomédica
Ahora, siendo un seguidor habitual de la industria de la aviación, enumeraré algunas de las impresionantes aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma en esta industria masiva.
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- Chevron de geometría variable de Boeing
Uno de los proyectos más conocidos del pasado es la demostración de Smart Aircraft y Marine Propulsion System (SAMPSON), con la intención de demostrar el potencial de SMA para adaptar la geometría de los sistemas de propulsión a chorro a través de una serie de experimentos.
Un experimento investigó la utilización de la actuación de flexión de las SMA para optimizar el compromiso entre la mitigación del ruido en el despegue y el aterrizaje (los niveles de ruido están estrictamente regulados por las agencias civiles) y el empuje máximo en la altitud de crucero. Para lograr esto, Boeing formó el borde posterior de las boquillas de escape en los motores a reacción turbograsados comerciales en una forma triangular de “chevron” diseñada para ser reconfigurable mediante el accionamiento de componentes integrados de haz SMA. Los “Chevrones de Geometría Variable” cuentan con elementos de viga SMA NiTi (60% Ni y 40% Ti en peso) encerrados en los galones compuestos en una configuración tridimensional compleja para inducir los momentos de flexión necesarios para forzar los galones hacia adentro en el flujo de derivación en Altitudes bajas y velocidades bajas donde la temperatura del motor es alta. Los galones intrusos causan una perturbación en el flujo de derivación, lo que induce una difusión más amplia y la mezcla de los gases de escape calientes con el flujo de derivación más frío. De ese modo, el esfuerzo cortante entre los dos flujos de velocidad diferente disminuye y se reduce el nivel de ruido.
El diseño simple es atractivo por su construcción liviana con bajo conteo de piezas y oportunidad de integrarse completamente en un sistema de transformación autónomo. El “Chevron de geometría variable” demuestra el excelente potencial de los SMA para integrarse en laminados compuestos para proporcionar accionamiento interno para estructuras inteligentes.
- Boquilla de ventilador de área variable (VAFN)
La capacidad de controlar el área de salida de la boquilla del ventilador es una tecnología habilitadora para motores turbofan de alta relación de derivación de próxima generación. Los beneficios de rendimiento para tales diseños se estiman en hasta un 9% en el consumo de combustible específico de empuje (TSFC) en relación con los motores de geometría fija actuales. Los conceptos de boquilla de ventilador de área variable (VAFN) accionados convencionalmente tienden a ser pesados y complicados, con importantes problemas de integración, confiabilidad y empaque del avión. El objetivo de este esfuerzo fue eliminar estas características indeseables y formular un diseño que cumpla o exceda los objetivos de fugas, durabilidad, confiabilidad, mantenimiento y costos de fabricación. Un actuador de cable incluido de aleación de memoria de forma (SMA) que actúa para mover una serie de aletas alrededor del anillo de la boquilla del ventilador es un concepto que cumple con estos requisitos.
El simple repertorio de las SMA, así como su versatilidad y propiedades asegurarán que estos materiales inteligentes se apliquen en casi todos y cada uno de los campos de la ingeniería, así como se utilizarán más en las aplicaciones domésticas en el futuro cercano.
Fuentes :
- Concepto de boquilla de ventilador de área variable para motores UHBPR
- Aplicación de Materiales Inteligentes: Geometría Variable Chevron para Reducción de Ruido
