Boletín IIE Análisis y control de erosión por partículas sólidas en los

Boletín IIE
Artículos técnicos
Análisis y control de
erosión por partículas
sólidas en los
elementos del sistema
de flujo de turbinas de
vapor
Zdzislaw Mazur Czerwiec, Alfonso Campos Amezcua y
Rafael Campos Amezcua
Resumen
S
e presenta el análisis de erosión por partículas sólidas de diferentes
elementos del canal de flujo de las turbinas de vapor que operan
en México: toberas, válvula de paro, tetones de los álabes, sellos
de laberinto y discos del rotor; utilizando herramientas de Dinámica de
Fluidos Computacional (CFD). En estos elementos principales de turbinas
se registró un fuerte problema de erosión que amenaza la operación
confiable de las turbinas, su disponibilidad y su rendimiento óptimo.
Con base en los resultados de los análisis numéricos, se desarrollaron las
modificaciones de diseño de los diferentes elementos del canal de flujo de
las turbinas de vapor, con el propósito de reducir la erosión y así, disminuir las pérdidas de energía e incrementar el rendimiento de las turbinas
de vapor. Este trabajo presenta los principales beneficios que obtienen
las Centrales Termoeléctricas con la reducción de la erosión por partículas
sólidas que afecta los componentes críticos de turbinas de vapor: extensión de períodos entre los mantenimientos, reposición de componentes,
reducción de costos de operación y mantenimiento de las turbinas, y
extensión de vida útil de los componentes principales.
Palabras clave
turbinas de vapor, erosión por partículas sólidas, simulación numérica,
control de erosión, toberas, válvulas, sellos.
En el caso de las toberas de la turbina, el desgaste
por erosión se presenta en la zona del borde de
salida de los álabes, reduciendo la vida útil de la
tobera significativamente.
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Introducción
El flujo de vapor que contiene partículas sólidas es
responsable de los problemas de erosión de los componentes de turbinas de vapor y reducción de su vida
útil. La contaminación del vapor es un problema típico
de turbinas de vapor geotérmicas, ya que las partículas duras de sílice, azufre, fósforo y otros elementos
contenidos en el flujo de vapor, impactan directamente a los componentes del sistema de flujo de las
turbinas causando su desgaste. En turbinas de vapor
de las centrales termoeléctricas, el daño por erosión
está causado por las partículas de óxido (magnetita)
desprendidas de las tuberías de la caldera y líneas de
vapor, típicamente durante arranques de las unidades
de generación, que introducidas con el flujo de vapor
a la turbina causan severos daños por erosión, a los
componentes principales de la misma.
En general, los componentes de la turbina que principalmente son afectados por la erosión son: toberas,
las bandas y tetones de los álabes móviles, álabes fijos
de diafragmas, sellos de laberinto del rotor, láminas de
sellos, discos del rotor, válvulas de control y carcasas.
La degradación de los sellos de laberinto del rotor
resulta comúnmente en un deterioro considerable
de la eficiencia de la turbina, llegando a valores de
2% - 4%, o mayor (Leyzerovich, 1997). Este problema
también reduce el tiempo entre los mantenimientos e
incrementa el costo de operación y mantenimiento de
la turbina. Como consecuencia, los mantenimientos
más frecuentes reducen la producción de la energía
eléctrica, causando fuertes pérdidas económicas.
En el caso de las toberas de la turbina, el desgaste por
erosión se presenta en la zona del borde de salida de
los álabes, reduciendo la vida útil de la tobera significativamente. También, debido a erosión, se presenta
un incremento en el área de la garganta de la tobera
y pérdida de eficiencia de la turbina. Cuando se incrementa el área de la garganta de la tobera, la turbina
demanda más flujo de vapor para mantener la potencia
requerida, provocando un incremento de las emisiones
contaminantes. Este incremento de flujo de vapor
también causa una sobrecarga de los elementos del
sistema de flujo de la turbina, principalmente álabes
móviles, resultando en las fallas de estos componentes
críticos de la turbina.
La erosión de los discos del rotor, de la carcasa y erosión
de las válvulas de control de la turbina, afecta la confiabilidad y disponibilidad de operación de la turbina.
Para evitar las fallas catastróficas por causa de éstos, se
requiere una frecuente reparación o reemplazo de los
elementos dañados.
El problema de erosión de las superficies de los sólidos
ha sido estudiado ampliamente, y el mecanismo de
su desarrollo fue atribuido a las pequeñas partículas
sólidas o gotas de agua, que impactan continuamente
a la superficie de los elementos del sistema de flujo de
la turbina. El desgaste debido a erosión (abrasión) por
partículas sólidas depende primeramente del material
del elemento expuesto al fluido y de las propiedades
de las partículas transportadas por el mismo. El proceso
de abrasión de la superficie de un sólido está determinado por la velocidad relativa y el ángulo de impacto
de las partículas, así como la proporción (contenido)
del flujo de partículas y flujo de vapor (Curran, 1983;
Franco, 1998; Quercia, 2001; Derevich, 2000; Keck,
1997).
El ángulo de impacto y la velocidad de las partículas
juegan un rol principal en la razón de erosión. Sobre
esta base, cada reducción de la velocidad de las partículas y modificación del ángulo de impacto de las
mismas a la superficie de un sólido, conduce a la reducción efectiva de la erosión (Franco, 1998).
El movimiento de las partículas está gobernado por
patrones (trayectorias) locales de flujo. Debido a que el
patrón de flujo dentro de la turbina cambia significativamente, no es posible predecir el desgaste abrasivo
de un componente de la turbina, sin conocer el patrón
local de flujo en la zona de interés. La simulación de
flujo por medio de Dinámica de Fluidos Computacional
(CFD, por sus siglas en inglés) basado en el método de
volumen finito, representa un camino viable y económico para analizar y entender el patrón local de flujo
en las regiones de fuerte desgaste por erosión. Muchas
configuraciones de diseño bajo diferentes condiciones
de operación pueden ser analizadas con bajo costo, sin
costosos experimentos y se pueden proponer las modificaciones del diseño de los elementos del canal de
flujo de la turbina, para controlar/reducir el problema
de erosión.
En este trabajo se presenta el análisis del problema de
erosión de diferentes elementos del canal de flujo de
las turbinas de vapor (toberas, válvula de vapor, tetones
de los álabes, sellos de laberinto, discos del rotor) que
operan en México utilizando herramientas CFD. Con
base en los resultados del análisis se identificaron y
desarrollaron las modificaciones de diseño de los diferentes elementos del canal de flujo de las turbinas, para
reducción sustancial de la erosión. Las modificaciones
de diseño de los elementos de las turbinas constan en
la modificación del patrón de flujo relacionado, para
reducir su impacto sobre la razón de erosión mediante
disminución de la velocidad de flujo, modificación de
trayectorias de las partículas sólidas y modificación del
ángulo de impacto sobre la superficie de los elementos
analizados.
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Simulación numérica de erosión de los componentes principales
de turbinas de vapor
Metodología
Las simulaciones y predicciones numéricas fueron realizadas utilizando los códigos de volumen finito Fluent
y Star CD, considerando diferentes modelos de turbulencia (Standard k – ε, RNG k – ε, otros).
El estudio numérico del proceso de erosión aplicando
CFD, considera un modelo matemático con la ecuación de conservación de Euler en fase continua (flujo
de vapor) y un modelo Lagrangiano (Fluent, 2001) para
resolver la fase discreta (partículas sólidas). La dispersión de las partículas en el fluido se predice usando un
modelo estocástico. Este modelo incluye los efectos
de las fluctuaciones de velocidad en régimen turbulento sobre la trayectoria de las partículas. El dominio
computacional considera las ecuaciones de conservación de la masa y de momento para flujo incompresible
en una geometría tridimensional en estado estable.
Para contabilizar la erosión por partículas sólidas se
calcula la trayectoria de varias partículas individuales
en el dominio de flujo, cada partícula representa una
muestra de partículas, las cuales siguen la misma
trayectoria. El movimiento de las partículas controladas/monitoreadas se usa para describir el comportamiento promedio de toda la fase dispersa.
Aplicando el modelo Lagrangiano para resolver la fase
discreta y los modelos de erosión se consideran las
siguientes suposiciones:
• Se omiten las interacciones entre partículas.
• Cualquier cambio en la turbulencia del flujo
causado por las partículas no está considerado.
• Se consideran las partículas sólidas como esféricas,
no reactivas y no fragmentadas.
• La modificación de la geometría del elemento
analizado causado por la remoción de la pared por
partículas sólidas no esta considerada. Esto significa que el modelo computacional de la geometría
es invariable durante simulación.
Adicionalmente, se considera que las partículas
discretas están viajando en un fluido continuo, donde
las fuerzas actúan sobre la partícula afectando su aceleración y eso se debe a las diferencias de velocidades
entre las partículas y fluido, además del desplazamiento del fluido por la partícula.
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La remoción del material de la pared se calcula utilizando el modelo de Finnie (Finnie, 1960) desarrollado
para materiales dúctiles. Este modelo considera remoción del material por erosión como corte por una partícula singular. Una de las principales tesis del modelo es
que cuando la partícula impacta la superficie erosionada con un ángulo α (llamado ángulo de impacto)
medido con respecto a la superficie, corta el material de la misma manera que una herramienta de corte
(buril). Se considera que la partícula es más dura que
la superficie erosionada y por eso no se fragmenta y el
material de la superficie (sólido) se está deformando
plásticamente durante el proceso de corte debido a
que es dúctil.
Se considera el cambio de la trayectoria continua de la
partícula debido al efecto de la trayectoria de la fase
discreta sobre la continua.
Para cerrar el problema es necesario especificar:
• La posición inicial y la velocidad de cada línea de
corriente de partículas.
• El diámetro de la partícula.
• El flujo másico de las partículas que siguen la
trayectoria de una particular individual.
• Tipo de inyección de corrientes de partículas:
sencilla o grupo.
Inyección de superficie – inyección de partículas de
la superficie definida previamente en la entrada de
corrientes de vapor. En este caso, para evitar demasiado número de partículas, se utiliza puntos de muestreo en una superficie plana.
La razón de erosión esta definida por (Fluent, 2001):
R
N particles
erosion
=
p =1
m˙ p C(d p ) f (
A face
)
Los dominios computacionales que representan los
detalles de la geometría de los elementos de turbomaquinaria se representan con mallas que fueron
usadas para conducir la investigación. La construcción
del modelo geométrico y mallado se llevó a cabo con
GAMBIT, aplicando elementos hexaédricos. El valor
de y+ para la malla cerca de la pared/superficie fue en
el rango de y+ = 5 hasta y+ = 10. Este valor indica la
calidad de la malla; su ortogonalidad (deformación)
cerca de superficie. Se verificó la independencia de los
resultados de solución de la malla, verificando varias
mallas hasta obtener un modelo final. Esto se logró al
incrementar la resolución de la malla hasta obtener una
precisión suficiente.
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Condiciones de frontera
Con base en el análisis microscópico del flujo de vapor
con partículas sólidas, se determinó el diámetro de las
partículas sólidas para cada caso analizado. Las condiciones iniciales de flujo de vapor fueron calculados
con base en los balances térmicos de las unidades
analizadas, considerando presión, temperatura y flujo
másico del vapor, número de Reynolds, número de
Mach, intensidad de turbulencia, la relación de flujo
de vapor y flujo de partículas sólidas, material del
elemento de la turbina y material de la partícula sólida.
Resultados de modelación
numérica
Se presentan varios casos de análisis de erosión por
partículas sólidas de diferentes componentes críticos
de turbinas de vapor, registrados en turbinas reales que
operan en las centrales termoeléctricas de la Comisión
Federal de Electricidad (CFE) de México.
Tobera de turbina de vapor de 300 MW
En la figura 1 se muestra la erosión por partículas
sólidas en la tobera, etapa 1, de la turbina de 300 MW.
La erosión se presenta en el borde de salida del álabe
de la tobera aumentando la garganta (pasaje del canal
de flujo) que resulta en la disminución de la eficiencia
de la turbina. Para generar la misma potencia se gasta
más flujo de vapor, y este incremento de flujo de vapor
causa sobrecarga de algunos álabes móviles del rotor
resultando en frecuentes fallas de estos álabes (particularmente álabes L-0).
Figura 1. Erosión del bloque de toberas.
La figura 2 presenta modelos numéricos de las dos
toberas, utilizados para simulación de erosión. La figura
2a representa la geometría original de la tobera y la
figura 2b la geometría modificada, que consta de un
perfil modificado/escalonado en la parte cóncava adyacente al borde de salida del álabe, que está desplazado
hacía dentro del álabe, formando un escalón de 1 mm.
La figura 3 representa los resultados de las simulaciones numéricas para la tobera original y la tobera
modificada en forma de campos de velocidad (3a y 3b)
y líneas de corrientes de partículas sólidas (figura 4).
Comparando las gráficas mencionadas se puede apreciar una reducción de la velocidad de flujo en la tobera
modificada de un 6.7% y cambio de trayectoria de
partículas sólidas en la tobera modificada en la zona
del borde de salida del álabe. Se presenta una separación del flujo de vapor/partículas sólidas en la zona del
borde de salida.
Figura 2. Modelo/malla computacional de la tobera original (a) y tobera modificada (b).
Los contornos de la erosión en 3D para la tobera original
y modificada con el perfil escalonado se presentan en
la figura 5. En el caso de la tobera original, la erosión
máxima se concentró en la zona del borde de salida
del álabe de la tobera, con un valor de 1.28 kg/m2s. Se
puede apreciar una corcondancia de los resultados
numéricos de distribución de erosión máxima, con la
distribución de la erosión en la tobera real, presentada
en la figura 1.
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Figura 3. Campos de velocidad para la tobera original (a) y la tobera modificada - perfil escalonado (b) en la altura de 50 % del canal de flujo [m/s].
Figura 4. Líneas de corrientes de flujo de partículas sólidas en 2D en la altura de 50 % del canal de flujo (perfil original 4b, izquierda y perfil modificado - 4b, derecha).
Figura 5. Contornos de erosión en 3D, perfil original –(a) y perfil modificado – (b) [kg/m2s].
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Para el caso de la tobera con la geometría modificada (perfil escalonado)
la distribución de contornos de erosión en el álabe es más uniforme (figura
5b). La erosión máxima registrada en la zona del borde de salida del álabe
fue de 0.643 kg/m2s, es decir, de un 50% menor que para la tobera original.
Figura 6. Detalle de líneas de corrientes de flujo de partículas sólidas en 2D en la altura de 50 % del canal de flujo
(perfil modificado/escalonado).
Analizando el detalle de trayectorias de corrientes de flujo de las partículas sólidas, en zona del borde de salida del álabe se puede deducir que
la disminución de erosión en la tobera modificada se debe a la optimización de trayectorias de las partículas sólidas, modificación de ángulos de
impacto de partículas a la superficie del álabe, disminución de velocidad
de flujo en esta zona y la reducción de densidad de impactos de partículas
a la superficie del álabe, debido a la separación de flujo de vapor/partículas
sólidas del álabe en la zona del borde de salida de la misma (figura 6).
Válvula principal de paro de la turbina de
vapor de 158 MW
En la figura 7 se presenta la erosión registrada en la válvula principal de
paro de la turbina de vapor de 158 MW. La erosión está concentrada principalmente en la zona del cuello de la válvula. Este grado de erosión se
presenta después de 6 a 12 meses de operación de la turbina. Hubo varios
casos que los fragmentos del cuello de la válvula fueron separados de
la misma, e introducidos al canal de flujo de la turbina, causando graves
daños en los álabes móviles y fijos, ocasionando fuertes gastos para el
mantenimiento de la turbina debido al cambio o reparación de álabes
móviles y fijos-diafragmas.
La figura 8 muestra el esquema de la disposición de la válvula en la posición totalmente abierta. El flujo de vapor con partículas sólidas entra
radialmente a la válvula por 10 canales de entrada, impactando a la superficie de trabajo de la válvula y cambiando la dirección radial del flujo a la
dirección axial, posteriormente sale por 10 canales axiales de salida que
conducen al sistema de flujo de la turbina.
Figura 7. Daños por erosión de partículas sólidas en la válvula principal de
paro de las turbinas de 158 MW.
Figura 8. Esquema de la disposición de la válvula en la
posición abierta.
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Los contornos de velocidad del flujo para la válvula
original y la válvula modificada se presentan en las
figuras 9 y 10 respectivamente. La velocidad máxima
del flujo se presenta en dos casos en la zona del cuello
de la válvula, teniendo un valor máximo de 160 m/s
para la válvula original y un valor similar de 158 m/s
para la válvula modificada. Considerando esta distribución de las velocidades, la zona crítica más propensa a
la erosión es el mismo cuello de la válvula.
Los contornos de erosión en la válvula original y la
válvula modificada obtenidos por simulación numérica
se presentan en la figura 11.
Para el caso de la válvula modificada con canales de
entrada del flujo tangentes a la misma, la distribución
de erosión en la superficie de ésta es más uniforme
(figura 11b). La erosión máxima de 462 kg/m2s se
presenta en diferentes zonas de la superficie de la
válvula. Este valor de erosión es 51% menor que para la
válvula original. La gráfica comparativa de distribución
de erosión en la superficie de la válvula en una sección
en la dirección axial, se presenta en la figura 12. Esta
gráfica muestra claramente las diferencias de variación
de distribución de erosión entre dos variantes de las
válvulas, siendo la válvula modificada con canales de
entrada de flujo tangenciales la que tiene la magnitud
y la distribución de erosión optimizada.
Para el caso de la válvula original, la erosión máxima
está concentrada en la zona del cuello de la válvula,
con un valor de 951 kg/m2s. Se nota muy buena concordancia de esta distribución de erosión obtenida por
simulación numérica, con la erosión registrada en la
válvula real presentada en la figura 7.
Figura 9. Contornos de velocidad del flujo para válvula original [m/s].
Figura 10. Contornos de velocidad del flujo para válvula modificada [m/s].
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Figura 11. Contornos de erosión en la válvula original (a) y la válvula modificada (b) [kg/m2s].
Figura 12. Razón de erosión en la superficie de la válvula
[kg/m2s].
Figura 13. Erosión del sello de laberinto del rotor de la turbina geotérmica de
110 MW.
Erosión de los dientes del sello de laberinto del rotor de la
turbina geotérmica de 110 MW
La figura 13 muestra una sección del rotor de una turbina geotérmica de 110 MW, que registró
un fuerte desgaste de los dientes del sello de laberinto (desaparición total). Esto produce
un fuerte deterioro de la eficiencia de la turbina, debido al aumento de fugas de vapor en el
sistema de flujo de la turbina. Adicionalmente, puede conducir a la falla catastrófica del rotor/
turbina, si el desgaste llega a los valores críticos en forma de ranuras profundas en la superficie
del rotor.
La reparación de este tipo de daños es costosa y no es confiable, la reposición del rotor significa un fuerte gasto para la central geotermoeléctrica, del orden de decenas de millones de
pesos. Además, estas dos soluciones no eliminan el problema de erosión, ya que son soluciones pasivas.
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Para buscar las soluciones que mitigaran el problema
de erosión del sello de laberinto del rotor de la turbina
se realizaron simulaciones numéricas, considerando el
diseño original del sello rotor-diafragma presentado en
la figura 14 y el diseño modificado del mismo sistema
de sello presentado en la figura 15.
Figura 14. Geometría original del sello de laberinto entre el diafragma y el rotor
de la turbina geotérmica de 110 MW.
El diseño modificado/propuesto consta de un deflector
de flujo, incorporado a un anillo sujetado al diafragma
por medio de tornillos, presentado en la sección
anterior. El deflector tiene la función de no permitir
la entrada directa del flujo de vapor con partículas
sólidas al sistema de sello, regresándolo en la dirección
contraria y originando una recirculación que aumente
el camino del flujo hacía el sello y restrinja su entrada
al mismo.
La comparación de velocidad axial del flujo de vapor
con partículas sólidas en la zona de impacto con el
primer diente del sello de laberinto, considerando la
geometría original y geometría modificada del sello
se presenta en la figura 16. La velocidad máxima de
impacto de partículas registrada para el diseño original
del sello fue de 52 m/s y para el diseño modificado de
28.5 m/s aproximadamente. Se obtuvo una reducción
de velocidad de impacto de las partículas de un 44%.
Figura 15. Geometría modificada del sello de laberinto entre el diafragma y el
rotor de la turbina geotérmica de 110 MW con un deflector de flujo.
El perfil/patrón de la razón de erosión en el diente del
sello, como resultado de las condiciones operativas del
flujo para el diseño original y modificado se presenta
en las figuras 17 y 18 respectivamente. Comparando
las dos gráficas se nota una fuerte reducción de la
erosión para el diseño modificado del sello. La mancha
negra que representa el desgaste por erosión es muy
pequeña, comparándolo con la misma de la figura 17
para el diseño original del sello.
Erosión del sello exterior de
laberinto del rotor de la turbina
geotérmica de 25 MW
Después de un año de operación, en la turbina geotérmica de nueva generación de 25 MW de potencia se
presentó un desgaste acelerado por erosión de partículas sólidas en el muñón del rotor, en la zona del
sello exterior de baja presión, como se muestra en la
figura 19. Este desgaste causó un deterioro del vacío
del condensador y como consecuencia, la caída de la
eficiencia de la turbina.
Para determinar la causa del desgaste y las recomendaciones pertinentes se realizó la simulación numérica del sistema de sello para condiciones nominales
de operación (condiciones de diseño) y varias simulaciones del mismo sello para diferentes condiciones de
operación; diferentes valores de las presiones en las
cámaras A y B del sello (figura 19).
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Figura 16. Comparación de velocidad axial del flujo de
vapor con partículas sólidas en la zona de impacto con
el primer diente del sello de laberinto, considerando la
geometría original y geometría modificada del sello.
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Figura 17. Patrón/razón de erosión en el primer diente del sello de
laberinto para la geometría original del sello.
Figura 18. Patrón/razón de erosión en el primer diente del sello de
laberinto para la geometría modificada con el deflector.
Figura 19. Detalle de la erosión del sello exterior de laberinto en la cámara B del rotor de la turbina geotérmica de 25 MW.
En la cámara A del sello se encuentra el vapor de
sello que llega del lado de alta presión de la turbina,
para contrarrestar la entrada del aire a la misma. En la
cámara B del sello se encuentra una mezcla del aire
que entra del exterior hacía interior de la turbina y del
vapor de sello que llega de la cámara A del sello. Una
relación adecuada de las presiones en las cámaras A y B
del sello asegura la eficiencia diseñada de éste, manteniendo la turbulencia de los flujos de aire y de vapor en
un nivel aceptable.
Figura 20. Trayectorias de las partículas sólidas en el sello exterior de laberinto
cámara B del rotor de la turbina geotérmica de 25 MW.
Los resultados de la simulación numérica del sello en
forma de trayectorias de partículas sólidas en la cámara
interna B del sello se presentan en la figura 20. Se
observan fuertes recirculaciones de flujos en diferentes
zonas del sello que tienen una influencia directa a la
erosión del muñón del rotor.
Los perfiles de la energía cinética en las cámaras
internas del sello para condiciones nominales de
operación y propuestas se presentan en la figura 21.
Se observa que la energía cinética máxima del flujo
en la cámara B del sello (cámara crítica) fue reducida
del valor 2597 m2/s2 (para condiciones nominales de
operación), al valor de 1299 m2/s2 (para condiciones
propuestas), es decir, de un 50%.
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Figura 21. Perfiles de energía cinética turbulenta en las cámaras del sello exterior de laberinto del rotor de la turbina geotérmica de 25 MW [m2/s2].
Conclusiones
Referencias
Se presentan simulaciones y predicciones numéricas de flujo aplicando
Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), para determinar las condiciones específicas que gobiernan el fenómeno de erosión por partículas
sólidas de diferentes componentes críticos de turbinas de vapor.
Curran, R.E., Solid Particle Erosion Turbulent Design and Materials, Technical Report No. CS-3178, EPRI, Palo Alto, USA, 1983.
Los resultados de simulaciones/predicciones indican que es posible reducir
significativamente y controlar la erosión de los componentes del sistema de
flujo de las turbinas de vapor, modificando ciertas características geométricas de los componentes o parámetros de su operación.
La reducción de la erosión por partículas sólidas que afecta los componentes críticos de turbinas de vapor (toberas, álabes móviles, sellos de
laberinto, válvulas, otros) resulta en grandes beneficios económicos para
las centrales termoeléctricas en forma de extensión de períodos entre los
mantenimientos (de 100% a 200%) o reposición de componentes, reducción de costos de operación y mantenimiento de las turbinas, y extensión
de la vida útil de los componentes.
Los resultados obtenidos en este trabajo enseñan que la simulación numérica puede ser aplicada como una herramienta predictiva. Asimismo, estos
resultados pueden ser utilizados como condiciones de entrada en la etapa
de diseño, para determinar parámetros optimizados del sistema y para
incrementar la vida útil de los componentes.
Algunos resultados de este trabajo fueron implementados en las centrales
termoeléctricas, confirmando los resultados de las simulaciones numéricas.
La implementación de otros requiere su programación y preparación en
forma de planos de manufactura detallados, especificación de materiales
y procesos de manufactura, incorporándolos a los programas de mantenimiento de las turbinas en cuestión.
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Derevich, I.V., Statistical Modeling of Mass Transfer in Turbulent
Two-Phase Dispersed Flows, International Journal of Heat and
Mass Transfer, 34, pp. 243-152, 2000.
Finnie, J. Erosion of Surfaces by Solid Particles, Wear, 3 (46), pp.
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Keck, H. et al, Flow Computation in the Whole Turbine, Sulzer
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Leyzerovich, A., “Large Power Steam Turbines: Design & Operation”, PennWell, Tulsa, 2 (8), pp. 1294-1297, 1997.
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ZDZISLAW MAZUR CZERWIEC [[email protected]]
De izquierda a derecha: Alfonso Campos Amezcua, Zdzislaw Mazur
Czerwiec y Rafael Campos Amezcua.
Ingeniero Mecánico y Maestro en Ciencias en la Universidad Técnica de Gdansk, Polonia (Politécnico de
Gdansk). Desde esa fecha y hasta 1988 trabajó en la
empresa ZAKLADY MECHANICZNE - ZAMECH, Elblag,
Polonia, que actualmente lleva por nombre ALSTOM
POWER - Elblag. Doctor en Ciencias e Ingeniería de
Materiales por la Universidad Autónoma del Estado de
Morelos. Actualmente impulsa las técnicas de estimación y predicción de vida útil remanente de los componentes de zona caliente de turbinas de gas, técnicas de
rehabilitación y extensión de vida útil de los componentes de turbinas de gas y rediseño de componentes
de turbomaquinaria. Es miembro del Sistema Nacional
de Investigadores - Nivel III, miembro de Academia
de Ingeniería y miembro de la Academy of Science de
Nueva York. Ha publicado 172 artículos en revistas y
conferencias internacionales; obtuvo 17 patentes relacionadas con las técnicas de mantenimiento, rehabilitación y mejoras de diseño de turbomaquinaria. Es el
revisor de numerosas revistas internacionales y catedrático del CENIDET.
ALFONSO CAMPOS AMEZCUA [[email protected]]
RAFAEL CAMPOS AMEZCUA [[email protected]]
Ingeniero Industrial Mecánico por el Instituto Tecnológico de Morelia en 1994. En 2001 obtuvo el grado de
Maestro en Ciencias con la especialidad en Ingeniería
Energética, en el Instituto Tecnológico y de Estudios
Superiores de Monterrey (ITESM), y en 2007 obtuvo el
grado de Doctor en Ingeniería Mecánica con mención
de Cum Laude en la Universidad de Guanajuato. Su
tesis doctoral obtuvo el primer lugar en el Certamen
Nacional de Tesis 2007-2008, en la categoría de Generación de Energía Eléctrica. Ha tomado cursos de especialización en Diseño de Turbomaquinaria en Estados
Unidos y Diseño de Aerogeneradores en Holanda.
Desde 1994 trabaja en la Gerencia de Turbomaquinaria
del IIE en la línea de investigación: Evaluación, diagnóstico y extensión de vida útil de Turbomaquinaria, realizando trabajos para la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y Petróleos Mexicanos (PEMEX) en México,
y ECOPETROL en Colombia. Ha publicado 40 artículos
en diferentes conferencias nacionales e internacionales, así como en revistas técnicas especializadas. Es
coautor de un capítulo del libro Numerical Modeling of
Coupled Phenomena in Science and Engineering, editado
por Taylor & Francis. Tiene una patente en trámite y un
derecho de autor registrado. Ha sido profesor asociado
en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos
(UAEM) y en la Universidad de Guanajuato. Miembro
del SNI desde 2008.
Ingeniero Mecánico por el Instituto Tecnológico de
Morelia en 2000. En 2005 obtuvo el grado de Maestro
en Ciencias con especialidad en Mecánica de Fluidos,
en la Université Pierre et Marie Curie de París, Francia, y
en 2009 obtuvo el grado de Doctor en Ingeniería Mecánica en la École Nationale Supérieur d’Arts et Métiers
(Arts et Métiers ParisTech), con la tesis: “Análisis numérico y experimental de flujos cavitantes estacionarios y
no estacionarios en turbomáquinas”. Ha tomado cursos
de especialización en simulación numérica de fluidos
(CFD) en México y en el extranjero. Desde 2000 trabaja
en la Gerencia de Turbomaquinaria (GTM) del IIE en
la evaluación, diagnóstico y extensión de vida útil de
Turbomaquinaria. Ha publicado 20 artículos en diferentes conferencias nacionales e internacionales, así
como revistas técnicas especializadas. Es coautor de
la patente “Sello de diafragma de una turbina”. Realizó
una estancia de investigación en el Institut Français du
Pétrole y ha sido ingeniero investigador asociado en el
Laboratoire d’Energétique et Mécanique des Fluides
Interne, así como profesor asociado de la École Nationale Supérieur d’Arts et Métiers de Paris. Miembro del
SNI a partir de enero de 2011.
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