Clasificacion De Turbinas De Gas

MOTORES DE TURBINA DE GAS A. G. Rivas 15.6

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TURBINAS

Funcionamiento y Características de Diferentes Tipos de Álabes de

Turbina

En un turborreactor, el objeto de las turbinas es transformar parte de la energía global del

fluido, suma de las energías de presión, cinética e interna debida a la temperatura, en energía

mecánica. Esta energía mecánica es la que ha de mover al compresor y a los accesorios. El

resto de la energía cinética producirá el empuje en el motor al expulsar los gases a alta

velocidad a través de la tobera.

Las turbinas, de acuerdo con la dirección de la corriente fluida, pueden ser:

 Centrípetas, llamadas también radiales, trabajan al revés que el compresor centrífugo, pues

en estas el flujo de gas entra desde la periferia hacia el centro de la turbina.

La turbina centrípeta está constituida por un estator, que actúa a modo de tobera, es decir

cambiando su presión por energía cinética, y un rotor que la transformará en energía mecánica.

Por la forma de trabajar de la corriente fluida y la disposición de los elementos del rotor de

reacción, las turbinas centrípetas no son adecuadas para los motores de reacción para producir

reacción en el chorro de gases, y por ello, su utilización queda reservada a instalaciones de

equipos de tierra o de abordo, ajenas a la propulsión del avión.

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 Axiales, en estas, la dirección de la corriente es paralela al eje, y el estator está formado por

una corona de álabes fijos al cárter, con un ángulo tal que canalizan el fluido hacia el rotor en la

dirección mas efectiva para la transformación de la energía cinética en mecánica. El rotor de

una turbina axial consiste de una o varias ruedas de álabes anclados a un disco que gira a alta

velocidad por la acción del fluido transmitiendo energía al eje del compresor, del que se obtiene

además la energía para el movimiento de accesorios.

Las turbinas en todos los motores de reacción modernos, sin tener en cuenta el tipo de

compresor utilizado, son de diseño de flujo axial. Las turbinas consisten en una o mas etapas o

escalones situados inmediatamente detrás de la sección de cámara de combustión del motor.

Un escalón de turbina está formado por dos componentes fundamentales: el estátor y el rotor,

situados en el motor en el orden enunciado de la admisión al escape; es decir, en sentido

inverso al de un escalón de compresor.

El salto de presión por escalón es aproximadamente del mismo orden de magnitud, tanto en las

centrípetas como en las axiales, si bien estas son mas apropiadas para grandes gastos.

El estátor de una turbina, ya sea centrípeta o axial actúa a modo de tobera. En el caso de las

turbinas centrípetas, la configuración del estátor y del rotor es similar al de un compresor

centrífugo, en donde el fluido pasa en sentido inverso. En el caso de una turbina axial, como se

ha dicho, el estátor está formado por una cascada de álabes fijos al cárter, con un ángulo tal

que canalizan el fluido hacia el rotor en la dirección más efectiva para la transformación de la

energía cinética en mecánica. El rotor de una turbina axial consiste en una o varias cascadas

de álabes unidos a un disco que gira a alta velocidad por la acción del fluido, transmitiendo la

energía al compresor mediante el eje común turbina – compresor, del que se extrae además la

energía para el arrastre de accesorios.

Por la forma de trabajar de la corriente fluida y la disposición de los componentes del motor de

reacción, las turbinas centrípetas no son adecuadas para estos motores, y por ello, su

utilización queda reservada a instalaciones de equipos de tierra o de abordo, ajenas al

funcionamiento del motor de reacción.

Las turbinas axiales han adquirido un amplio desarrollo con la técnica aeronáutica de la

propulsión por reacción, debido principalmente al gran caudal de gas que pueden admitir.

Las turbinas axiales pueden ser de dos tipos dependiendo del diseño básico de sus álabes:

 Turbinas de impulso o de acción.

 Turbinas de reacción.

Grado de Reacción de una Turbina

Se llama grado de reacción de una turbina, al cociente de dividir el salto

de presión dado en el rotor, entre el salto de presión dado en el conjunto

estátor – rotor.

Turbina de Impulso

Las turbinas de impulso (Fig. 6-3), llamadas también de acción o de

presión constante, son aquellas de grado de reacción cero, lo que

significa físicamente que toda la expansión del gas tiene lugar en el

estátor que actúa en forma de tobera. Como resultado de esta expansión

en el estátor, la velocidad del fluido aumenta considerablemente,

actuando sobre los álabes del rotor, que adquieren una velocidad de

rotación en la dirección de los estrados de los álabes. La sección de paso

entre los álabes de roto es constante.

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El descenso de presión en el estátor se produce con rapidez y suavidad hasta la presión

requerida, a cuyo valor se mantiene constante durante el paso a través de los álabes de rotor.

Al paso del gas por la superficie curvada de los álabes del rotor, cambia la dirección de la

corriente fluida, y en el caso de un solo escalón o en el último de varios escalones, la velocidad

absoluta de salida es sensiblemente paralela al eje de dicho rotor, haciendo así coincidir la

velocidad absoluta de salida del escalón, con la axial o de entrada a la tobera de escape del

motor.

Cuando solo se utiliza un solo escalón de turbina, las velocidades del rotor son muy elevadas,

con la consiguiente desventaja de alta fuerza centrífuga; por eso en muchos casos la caída de

presión se realiza a través de varios escalones de estátor, intercalados entre los álabes

montados en los discos correspondientes a un solo rotor. Este tipo de turbina se llama del tipo

“compound”.

Pueden existir mas de dos estrellas de álabes por cada rotor, si bien no es corriente sean más

de dos, porque las pérdidas por fricción son entonces muy elevadas. El uso de un rotor con

discos múltiples, favorece desde el punto de vista de operar con menos r.p.m., pues la energía

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