Artículos técnicosen México: toberas, válvula de paro, tetones de los álabes, sellos de laberinto y discos del rotor; utilizando herramientas de Dinámica de ... erosión por

Boletín IIEArtículos técnicos

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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

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.

Resumen

Se 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, dismi-nuir 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: exten-sión 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 claveturbinas de vapor, erosión por partículas sólidas, simulación numérica, control de erosión, toberas, válvulas, sellos.

Artículos técnicos

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octubre-diciembre-10

Introducción

El flujo de vapor que contiene partículas sólidas es responsable de los problemas de erosión de los compo-nentes 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 partí-culas duras de sílice, azufre, fósforo y otros elementos contenidos en el flujo de vapor, impactan directa-mente 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 princi-palmente 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 signifi-cativamente. 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 incre-menta 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 confia-bilidad 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 determi-nado 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 partí-culas y modificación del ángulo de impacto de las mismas a la superficie de un sólido, conduce a la reduc-ción 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 significati-vamente, 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 econó-mico 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 modi-ficaciones 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 dife-rentes 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 reali-zadas utilizando los códigos de volumen finito Fluent y Star CD, considerando diferentes modelos de turbu-lencia (Standard k – ε, RNG k – ε, otros).

El estudio numérico del proceso de erosión aplicando CFD, considera un modelo matemático con la ecua-ción de conservación de Euler en fase continua (flujo de vapor) y un modelo Lagrangiano (Fluent, 2001) para resolver la fase discreta (partículas sólidas). La disper-sión de las partículas en el fluido se predice usando un modelo estocástico. Este modelo incluye los efectos de las fluctuaciones de velocidad en régimen turbu-lento sobre la trayectoria de las partículas. El dominio computacional considera las ecuaciones de conserva-ción 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 contro-ladas/monitoreadas se usa para describir el comporta-miento 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 signi-fica 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 acele-ración y eso se debe a las diferencias de velocidades entre las partículas y fluido, además del desplaza-miento del fluido por la partícula.

La remoción del material de la pared se calcula utili-zando el modelo de Finnie (Finnie, 1960) desarrollado para materiales dúctiles. Este modelo considera remo-ción del material por erosión como corte por una partí-cula singular. Una de las principales tesis del modelo es que cuando la partícula impacta la superficie erosio-nada con un ángulo α (llamado ángulo de impacto) medido con respecto a la superficie, corta el mate-rial 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 dema-siado número de partículas, se utiliza puntos de mues-treo en una superficie plana.

La razón de erosión esta definida por (Fluent, 2001):

erosionR =˙ m pC(dp ) f ( )

Afacep=1

N particles

Los dominios computacionales que representan los detalles de la geometría de los elementos de turbo-maquinaria 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 condi-ciones 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.

Figura 1. Erosión del bloque de toberas.

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 (particu-larmente álabes L-0).

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 adya-cente 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 simula-ciones 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 apre-ciar 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 separa-ción del flujo de vapor/partículas sólidas en la zona del borde de salida.

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.

Figura 2. Modelo/malla computacional de la tobera original (a) y tobera modi-ficada (b).


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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 5. Contornos de erosión en 3D, perfil original –(a) y perfil modificado – (b) [kg/m2s].

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).


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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.

Analizando el detalle de trayectorias de corrientes de flujo de las partí-culas 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 optimiza-ción 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 prin-cipalmente 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 posi-ción totalmente abierta. El flujo de vapor con partículas sólidas entra radialmente a la válvula por 10 canales de entrada, impactando a la super-ficie 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 6. Detalle de líneas de corrientes de flujo de partí-culas sólidas en 2D en la altura de 50 % del canal de flujo (perfil modificado/escalonado).

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 distribu-ción 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 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 concor-dancia de esta distribución de erosión obtenida por simulación numérica, con la erosión registrada en la válvula real presentada en la figura 7.

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.

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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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 signi-fica 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 solu-ciones pasivas.

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.


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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.

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%.

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 geotér-mica de nueva generación de 25 MW de potencia se presentó un desgaste acelerado por erosión de partí-culas 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 recomen-daciones pertinentes se realizó la simulación numé-rica del sistema de sello para condiciones nominales de operación (condiciones de diseño) y varias simula-ciones del mismo sello para diferentes condiciones de operación; diferentes valores de las presiones en las cámaras A y B del sello (figura 19).

Figura 14. Geometría original del sello de laberinto entre el diafragma y el rotor de la turbina geotérmica de 110 MW.

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.

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 19. Detalle de la erosión del sello exterior de laberinto en la cámara B del rotor de la turbina geotérmica de 25 MW.

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.

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, mante-niendo la turbulencia de los flujos de aire y de vapor en un nivel aceptable.

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%.

Figura 20. Trayectorias de las partículas sólidas en el sello exterior de laberinto cámara B del rotor de la turbina geotérmica de 25 MW.


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ConclusionesSe presentan simulaciones y predicciones numéricas de flujo aplicando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), para determinar las condi-ciones específicas que gobiernan el fenómeno de erosión por partículas sólidas de diferentes componentes críticos de turbinas de vapor.

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 geomé-tricas de los componentes o parámetros de su operación.

La reducción de la erosión por partículas sólidas que afecta los compo-nentes 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, reduc-ción 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 numé-rica 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 manteni-miento de las turbinas en cuestión.

Figura 21. Perfiles de energía cinética turbulenta en las cámaras del sello exte-rior de laberinto del rotor de la turbina geotérmica de 25 MW [m2/s2].

ReferenciasCurran, R.E., Solid Particle Erosion Turbulent Design and Mate-rials, Technical Report No. CS-3178, EPRI, Palo Alto, USA, 1983.

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. 87-103, 1960.

Fluent V6.0.12, 2001, User’s Guide, Vol. 3, Lebanon, 2001.

Franco, A. and Roberts, S.G., The Effect of Impact Angle on the Erosion Rate of Polycrystalline α-Al2O3, Journal of The European Ceramic Society, 6, pp. 123-132, 1998.

Keck, H. et al, Flow Computation in the Whole Turbine, Sulzer Technical Review, 1/97, pp. 26-29, 1997.

Leyzerovich, A., “Large Power Steam Turbines: Design & Opera-tion”, PennWell, Tulsa, 2 (8), pp. 1294-1297, 1997.

Quercia, G. et al, 2001, Friction and Wear Behavior of Several Hard Materials, International Journal of Refractory Metals, 19, pp. 359-369, 2001.


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ALFONSO CAMPOS AMEZCUA [[email protected]]

Ingeniero Industrial Mecánico por el Instituto Tecnoló-gico 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 Gene-ración de Energía Eléctrica. Ha tomado cursos de espe-cialización 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, diagnós-tico y extensión de vida útil de Turbomaquinaria, reali-zando trabajos para la Comisión Federal de Electri-cidad (CFE) y Petróleos Mexicanos (PEMEX) en México, y ECOPETROL en Colombia. Ha publicado 40 artículos en diferentes conferencias nacionales e internacio-nales, 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.

ZDZISLAW MAZUR CZERWIEC [[email protected]]

Ingeniero Mecánico y Maestro en Ciencias en la Univer-sidad 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 estima-ción y predicción de vida útil remanente de los compo-nentes de zona caliente de turbinas de gas, técnicas de rehabilitación y extensión de vida útil de los compo-nentes 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 rela-cionadas con las técnicas de mantenimiento, rehabili-tación y mejoras de diseño de turbomaquinaria. Es el revisor de numerosas revistas internacionales y cate-drático del CENIDET.

RAFAEL CAMPOS AMEZCUA [[email protected]]

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 Mecá-nica en la École Nationale Supérieur d’Arts et Métiers (Arts et Métiers ParisTech), con la tesis: “Análisis numé-rico 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 dife-rentes 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 Natio-nale Supérieur d’Arts et Métiers de Paris. Miembro del SNI a partir de enero de 2011.

De izquierda a derecha: Alfonso Campos Amezcua, Zdzislaw Mazur Czerwiec y Rafael Campos Amezcua.

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