Cómo puede Greene Tweed ayudarle a prepararse para el hidrógeno
Este es el segundo artículo de una serie sobre los retos del hidrógeno en el sector de la aviación. Lea la primera parte
La industria aeroespacial libera a la atmósfera aproximadamente 900 millones de toneladas de dióxido de carbono1 (CO2) al año. Aunque actualmente sólo representa entre el 2% y el 2,5% del total de emisiones de CO2 emitidas, se cree que el sector de la aviación podría duplicarse de aquí a 2050. Organizaciones como la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) se han comprometido a reducir las emisiones de CO2 de las aeronaves en un 50% entre 2005 y 2050; y el Grupo de Acción del Transporte Aéreo (ATAG) se comprometió a que las emisiones netas de carbono sean nulas en 2050. Estos compromisos han ejercido una presión extrema sobre los fabricantes aeroespaciales para que encuentren la forma de cumplir rápidamente estos objetivos de descarbonización.
Para reducir el impacto climático, se ha hecho hincapié en el uso de tecnologías limpias como el hidrógeno verde (H2), generado a partir de fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar. Los estudios demuestran que el hidrógeno puede suministrar hasta tres veces más energía que el combustible de aviación, por lo que parece un sustituto viable. Desgraciadamente, el hidrógeno plantea problemas medioambientales para su almacenamiento y transporte, tanto en tierra como en el avión. Los investigadores e ingenieros están explorando materiales avanzados que puedan soportar el nuevo diseño y funcionamiento de los aviones, la infraestructura aeroportuaria y la cadena de suministro de combustible. Los mayores retos a los que hay que hacer frente son:
Permeación
El hidrógeno es un gas excepcionalmente ligero y de baja densidad. Debido a su baja forma molecular, el hidrógeno puede penetrar en cualquier tipo de materiales poliméricos y metales, creando problemas de fragilización del metal. Cuando se combina con aplicaciones de alta presión o de ciclos de presión, la permeación del hidrógeno puede generar problemas de descompresión rápida del gas (RGD). Dependiendo de los niveles de presión y temperatura, Greene, Tweed recomienda las juntas tóricas Fusion® 938 de FKM de alto rendimiento o los sellos de labio de PTFE MSE® (Metal Spring Energized). Fusion 938 ofrece una resistencia excepcional a la exposición al hidrógeno.
La permeación también podría producirse a bajas temperaturas. En este caso, las juntas tóricas Fusion® 665 (FKM) o los retenes de labio MSE® podrían ser la solución elegida. Para las temperaturas extremas del hidrógeno líquido, Greene, Tweed está evaluando nuevas soluciones de estanquidad y materiales de aislamiento térmico.
Lubricidad
La baja lubricidad de la molécula de hidrógeno es motivo de preocupación en equipos como válvulas y compresores, ya que genera un desgaste excesivo y problemas de fricción. Para superar estos problemas, Greene, Tweed ofrece WR® 600, un compuesto de PFA con propiedades únicas de funcionamiento en seco, y Arlon® 3000XT, el único PEEK reticulado disponible en el mercado.
Peso excesivo
El peso excesivo siempre ha sido un problema clave en las aplicaciones aeroespaciales. Cualquier reducción de peso se traduce inmediatamente en un ahorro de combustible. Como la densidad energética del hidrógeno (en volumen) es unas tres veces menor que la del combustible de aviación, el tamaño de los depósitos debe aumentar drásticamente para transportar el mismo volumen de energía con hidrógeno que con combustible de aviación. Por tanto, ofrecer soluciones ligeras para los aviones de hidrógeno es aún más crítico. La solución de compuesto termoplástico de Greene Tweed, Xycomp®, ya se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial como sustituto del metal.
Los compuestos de C/PEEK son permeables al hidrógeno debido a su estructura molecular y al espacio relativamente grande entre las moléculas y los planos de grafito. Estos compuestos no pueden acumular hidrógeno, como ocurre con los metales. Teniendo en cuenta que la fragilización por hidrógeno no es posible con un compuesto polimérico, el uso de nuestras soluciones Xycomp® tiene aún más sentido en los aviones del futuro con bajas emisiones de carbono.
Con la atención mundial puesta en la transición hacia una economía descarbonizada, se está haciendo imperativo para el sector aeroespacial encontrar formas de reducir las emisiones. Greene Tweed desarrolla y prueba continuamente nuevos materiales y tecnologías para diseñar y fabricar elastómeros, termoplásticos y soluciones de compuestos termoplásticos que mejoren la eficiencia energética y el cumplimiento de las normas medioambientales. Greene Tweed ofrece servicios internos de diseño, creación de prototipos, pruebas y fabricación de soluciones personalizadas de sellado y cojinetes. Mediante la colaboración con el cliente, podemos desarrollar soluciones para cada aplicación exclusiva.