Sobre la Aplicación de Diseño Modular para el Sector de Turbinas de Gas: Un Enfoque de Optimización del Rendimiento en el Contexto de la Industria 4.0
Autores: Chavanel-Precloux, Lucas; Maranzana, Roland; Hof, Lucas A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Sobre la Aplicación de Diseño Modular para el Sector de Turbinas de Gas: Un Enfoque de Optimización del Rendimiento en el Contexto de la Industria 4.0
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Cambios en la producción
Industria 4.0
Soluciones sostenibles
Sector de turbinas de gas
Aplicación de diseño modular
Procesos de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Los cambios en la producción habilitados por la Industria 4.0 (I4.0) permiten a las industrias responder a las necesidades del cliente de una manera mucho más precisa y ágil. También permite a las empresas centrarse en el desarrollo de soluciones sostenibles y más eficientes. Sin embargo, el sector energético aún carece de avances en este contexto, y la implementación de I4.0 y la modularidad podrían ayudar a resolver tales problemas. El presente estudio de investigación contribuye a abordar la brecha de investigación en la implementación de I4.0 en el sector de Turbinas de Gas (GT) mediante el desarrollo de una aplicación de diseño para la configuración modular de GT. El objetivo principal de la aplicación de diseño modular desarrollada (MDA) es facilitar la relación entre el cliente y el ingeniero al proporcionar una aplicación accesible (programa), que incluye ciclos de calor (HCs) pre-diseñados, que proponen soluciones modulares optimizadas, de acuerdo con los requisitos del cliente, utilizando simulación. De hecho, este estudio presenta el funcionamiento de la nueva aplicación, los diferentes componentes desplegados y sus variables, como la eficiencia del compresor, los intercambiadores de calor o las etapas de la turbina, y la variable de decisión, por ejemplo, los costos de la energía generada. Se han realizado simulaciones y comparaciones utilizando HCs reportados en la literatura para validar la precisión de los procesos de simulación. Finalmente, se presenta un caso de estudio, situando la MDA en un contexto industrial para ilustrar sus beneficios y proporcionar soluciones para la modularidad de GT. Se concluye que la MDA desarrollada simula correctamente los HCs y permite un primer paso hacia el diseño modular de HCs. De hecho, la arquitectura de la MDA propuesta permite la mejora continua y la expansión, por ejemplo, mediante la adición de componentes relacionados con los HCs o la integración de diferentes variables de entrada, como el alcance financiero de la empresa, la ubicación mundial, la potencia deseada y los componentes disponibles.
Descripción
Los cambios en la producción habilitados por la Industria 4.0 (I4.0) permiten a las industrias responder a las necesidades del cliente de una manera mucho más precisa y ágil. También permite a las empresas centrarse en el desarrollo de soluciones sostenibles y más eficientes. Sin embargo, el sector energético aún carece de avances en este contexto, y la implementación de I4.0 y la modularidad podrían ayudar a resolver tales problemas. El presente estudio de investigación contribuye a abordar la brecha de investigación en la implementación de I4.0 en el sector de Turbinas de Gas (GT) mediante el desarrollo de una aplicación de diseño para la configuración modular de GT. El objetivo principal de la aplicación de diseño modular desarrollada (MDA) es facilitar la relación entre el cliente y el ingeniero al proporcionar una aplicación accesible (programa), que incluye ciclos de calor (HCs) pre-diseñados, que proponen soluciones modulares optimizadas, de acuerdo con los requisitos del cliente, utilizando simulación. De hecho, este estudio presenta el funcionamiento de la nueva aplicación, los diferentes componentes desplegados y sus variables, como la eficiencia del compresor, los intercambiadores de calor o las etapas de la turbina, y la variable de decisión, por ejemplo, los costos de la energía generada. Se han realizado simulaciones y comparaciones utilizando HCs reportados en la literatura para validar la precisión de los procesos de simulación. Finalmente, se presenta un caso de estudio, situando la MDA en un contexto industrial para ilustrar sus beneficios y proporcionar soluciones para la modularidad de GT. Se concluye que la MDA desarrollada simula correctamente los HCs y permite un primer paso hacia el diseño modular de HCs. De hecho, la arquitectura de la MDA propuesta permite la mejora continua y la expansión, por ejemplo, mediante la adición de componentes relacionados con los HCs o la integración de diferentes variables de entrada, como el alcance financiero de la empresa, la ubicación mundial, la potencia deseada y los componentes disponibles.