Selección de aceros para la fabricación de tanques y tuberías en contacto con sales fundidas en las centrales termosolares avanzadas de nueva generación

Abstract

La importancia de la energía en el desarrollo económico es reconocida universalmente, hasta el punto de existir una fuerte relación entre la disponibilidad de energía y la actividad económica. La diversificación de las fuentes de energía es una consecuencia de los problemas vinculados a la degradación del medioambiente, siendo el calentamiento global (o cambio climático) la principal preocupación mundial dentro de los desafíos globales que debe afrontar la humanidad. El principal contribuyente al cambio climático son las emisiones de dióxido de carbono y para reducir sus emisiones, la producción eléctrica con recursos renovables se ha multiplicado prácticamente por tres desde el año 2000. Las tecnologías solares, cuyas aportaciones a principios de siglo eran prácticamente testimoniales en fotovoltaica e inexistentes en el caso de la termosolar, se sitúan ya en tercera y cuarta posición en la producción energética renovable en España. Los sistemas solares térmicos convierten la radiación solar en energía térmica y luego en energía eléctrica, por lo que también se les denomina sistemas solares térmicos de concentración (CSP). El fluido portador de calor (HTF) es uno de los componentes más importantes de cara al rendimiento y la eficiencia global de los sistemas CSP. A este respecto, las sales fundidas han sido el HTF más ampliamente estudiado debido a sus propiedades, que permiten aumentar la eficiencia total de la planta. Las sales de nitratos alcalinos fundidos constituyen, en combinación con las partes metálicas de las plantas termosolares (tuberías y depósitos principalmente), un sistema de corrosión donde la sal fundida actúa como un electrolito comparable a uno acuoso, que requiere también evaluar el impacto de las impurezas que pudiera contener en la compatibilidad del material. Las impurezas típicas presentes en las sales de nitratos, tales como NaCl, no deberían agravar la corrosión de las aleaciones que las contienen. Otro punto de interés cuando se habla de problemas de corrosión en contacto con nitratos fundidos es la necesidad de información sobre la cuestión de si hay signos que pongan en evidencia fenómenos de corrosión bajo tensión en presencia de sales fundidas, o de otros mecanismos de agrietamiento inducidos por el medio, dado que las aleaciones empleadas para estos fines deben soportar tensiones mecánicas a elevadas temperaturas durante muchos años. La resistencia a la corrosión de los materiales también estará afectada por factores tales como los ciclos térmicos que tienen lugar como consecuencia del ciclo diurno de la radiación solar. En este trabajo se realizó un estudio de la influencia de las condiciones de operación de las plantas termosolares que operan con mezclas de sales binarias y ternarias (nitratos) a temperaturas máximas de 570ºC y 500ºC respectivamente sobre distintas calidades de acero y el grado en que la presencia de impurezas, ciclos térmicos y la aplicación de tensiones mecánicas afecta a la vida en servicio esperada de estos materiales. En todas estas circunstancias se ha analizado la cinética de la formación de óxidos superficiales, junto con la evolución de la microestructura y de las propiedades mecánicas con el tiempo de inmersión en las sales.