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Estudio Computacional y Experimental sobre el Mecanismo de Fallo de una Paleta de Primera Etapa GTD-111 de una Turbina de Gas Industrial

Autores: Bayro-Lazcano, Roberto Guillermo; Piedra-Gonzalez, Saúl; García-Moreno, Angel-Iván; Espinosa-Arbelaez, Diego German; Villada-Villalobos, Jhon Alexander

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Investiga
Fallo recurrente
Turbina de gas industrial
Análisis metalográfico
Simulaciones computacionales
Sobrecalentamiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 4

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento investiga la causa raíz de una falla recurrente observada en las palas de primera etapa de una turbina de gas industrial. La falla implica la pérdida de la punta del borde de salida de las palas. El estudio emplea una combinación de análisis metalográfico y simulaciones computacionales utilizando el método de elementos finitos y dinámica de fluidos computacional. El análisis metalográfico revela una degradación significativa en la superaleación a base de níquel GTD-111 dentro de la región donde ocurre la falla. Esta degradación se caracteriza por el crecimiento y la coalescencia de la fase gamma prima, lo que puede atribuirse a un sobrecalentamiento localizado. Además, el estudio computacional permite calcular la trayectoria, los perfiles de presión y temperatura de los gases calientes, así como la distribución de temperaturas dentro de la pala. Estos hallazgos demuestran que el flujo de aire de enfriamiento está influenciado por el flujo de gas caliente, particularmente en las cercanías de la ubicación de la falla, debido a la orientación de los ductos de enfriamiento, lo que resulta en un sobrecalentamiento en esta área. En última instancia, las temperaturas derivadas del análisis microestructural utilizando la teoría de la maduración de Ostwald se alinean notablemente bien con los resultados obtenidos de la simulación, validando la precisión del modelo computacional. Al combinar el análisis metalográfico y las simulaciones computacionales, este estudio proporciona información crucial sobre el mecanismo de falla de las palas de primera etapa.

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