Nuevos materiales. Posibilidades de la utilización del grafeno y materiales compuestos en la construcción naval

Abstract

Este Trabajo Fin de Grado (TFG) realiza una evaluación preliminar de la viabilidad técnica y económica de implementar grafeno en la construcción naval militar en sustitución del acero naval Grado A. El estudio analiza el comportamiento estructural de la viga-casco mediante una validación cruzada entre cálculos analíticos y simulaciones por elementos finitos (FEM), evaluando la flexión, la resistencia y los criterios de fallo en laminados anisotrópicos. Los resultados identifican un compromiso crítico de diseño: mientras que una carga del 0,5% en masa de nanoplaquetas de grafeno (GNP) constituye el óptimo mecánico basado en la literatura al elevar la resistencia a 285 MPa, se propone el 1,0% en masa como referencia operativa con el fin de superar el umbral de percolación eléctrica indispensable para el blindaje electromagnético (EMI). Bajo el criterio de igual capacidad resistente, esta optimización geométrica permite una reducción de masa estructural del 70,8%, asumiendo una rigidez elástica inferior a la del acero. El análisis económico, planteado como una estimación orientativa bajo escenarios de incertidumbre, arroja un periodo de retorno (payback) de 4,2 años para un buque de acción marítima (BAM) en un escenario medio. Finalmente, la integración multicriterio mediante el método TOPSIS concluye que, si bien el acero sigue siendo el estándar por madurez industrial, el PRFV dopado al 0,5% con grafeno se posiciona como una solución estratégica viable para nichos tácticos donde la ligereza y la baja firma electromagnética sean prioritarias.