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
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
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.
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.