Muy buenas y bienvenidos de nuevo a nuestro apasionante viaje en el conocimiento del mundo de las turbinas. Esta vez vamos a ver una aplicación práctica de las turbinas de gas en el mundo de la aeronáutica, siempre de la mano de nuestro querida amiga Wikipedia, aunque frikeando por internet también he encontrado estas 2 páginas interesantes: Juan de la Cuerva y Aeronáutica en eohc.
Pero para zambullirnos de lleno lo primero que vamos a hacer es describir cómo es y cómo funciona una turbina de avión (también llamadas motor a reacción).
Para empezar, un motor a reacción es una máquina que produce un empuje, realizando una serie de transformaciones termodinámicas a un fluido (aire). Ésto se apoya en la 2ª y 3ª Ley de Newton (A todo aquél que no quiera la parte aburrida de mi entrada le recomiendo que se salte este apartado):
- 2ª Ley: «El aumento en la cantidad de movimiento es igual al impulso de la fuerza aplicada»
– Esto significa simplemente que la fuerza que le aplicas a un cuerpo es igual a su masa por la aceleración que desarrolla al aplicarle dicha fuerza (F=m*a)
- 3ª Ley: «A toda acción le corresponde una reacción igual y de sentido contrario»
– La tercera ley significa que cuando tú aplicas una fuerza a algo, ese algo te aplica a ti una fuerza igual y de sentido contrario.
Pasando a nuestros amigos los aviones, el motor chupa una masa de aire y lo acelera. Cuando el aire sale por detrás del motor, sale acelerado (mirad la ecuación de arriba). Si a una masa de aire la hemos acelerado, esto quiere decir que el motor está aplicando una fuerza al aire (¿Recordáis? F=m*a). ¿Y qué pasa según la Tercera Ley? Que el aire le aplica al motor una fuerza igual y en sentido contrario. Es decir, el aire sale impulsado hacia atrás y el motor hacia delante. Ahí tenemos el funcionamiento de un motor de reacción (fascinante ¿verdad?).
Pero, ¿cómo funciona la turbina? Porque está claro que con un ventilador industrial eso no se mueve. Para explicar esto vamos a tomar como ejemplo el motor de explosión (el de los coches, normal y corriente (y también en los motores de avión que describí en Motores Aeronáuticos)), ya que en él se dan las mismas transformaciones. Esto es: compresión de la mezcla (aire con gasolina), explosión/expansión.
Pues en la turbina pasa lo mismo, con la diferencia de que el aire se expulsa muy rápido, y eso produce el empuje (3ª Ley de Newton):
- El aire entra por delante.
- Se comprime en el compresor, aumentando su presión pero sin variar su velocidad.
- Se quema en la cámara de combustión (el aire a presión se mezcla con combustible, y con una bujía se prende la mezcla).
- El aire, después de combustionar, mueve la turbina (lo que estrictamente es la turbina, todo el resto del cacharro es el motor a reacción). Es el mismo mecanismo para producir un trabajo que el que se da en los molinos de agua.
- Por último se expulsa a través de la tobera (parte final que se estrecha, donde los gases se expanden, adquiriendo velocidad).
Recordad que el empuje es función de la diferencia de velocidades entre la salida y la entrada del motor.
La turbina al igual que el compresor está formada por discos con álabes que giran (Rotor) y otros que están quietos (Estátor). La diferencia es que el compresor convierte la energía cinética en presión, mientras que la turbina hace lo contrario. Además, está conectada mediante un eje al compresor, y también está conectada a un generador eléctrico. Vamos, que la turbina cuando gira mueve al compresor y además genera electricidad.
En torno a 1/3 de la potencia de los gases se usa para mover la turbina y con ella el compresor. Los otros 2/3 son los que se encargan de obtener empuje a la salida.
¿Y sabéis que es lo fascinante de la termodinámica? Como también nos dijeron en clase de Termodinámica, no nos hace falta saber lo complicado del motor en su interior para hacer un estudio, nos basta con saber lo que entra y lo que sale, ¡y podremos hacer un estudio completo de los procesos en su interior!
Y para todos aquellos que habéis aguantado leyendo esta entrada (o simplemente habéis pasado la ruedecita hasta abajo), os dejo como recompensa esta tira cómica que encontré en la página de Juan de la Cuerva:
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En las siguientes entradas pasaremos a describir los motores de reacción (o turbina de gas) más comúnmente usados, que son esencialmente 3 tipos: los turborreactores, los turbofans y los cohetes.
¡Nos vemos!
Para ayudar a nuestra memoria vamos a hacer un breve resumen de lo que hemos estado viendo en nuestro blog durante este tiempo:
Termotech 