PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS TURBINAS:

 

Los motores a propulsión generan empuje con la ayuda de una turbina a gas,  llamada así EJEporque utiliza el aire, que es un gas, no porque este hecha para funcionar con combustibles gaseosos. La turbina a gas transforma la energía potencial del carburante en energía útil, concentrándola en una tobera, a través de la expulsión de los gases de escape a alta velocidad. El "empujón" es el producto de la velocidad multiplicada por la masa de flujo, Y = V x M y el principio que regula el funcionamiento es el siguiente:   

    

  1. En primer lugar y con la ayuda inicial de un motor eléctrico, el aire es aspirado dentro del motor y es redCOMPRESORucido de volumen “comprimido” por la fase de compresor, este, a igual que la fase de turbina, consiste en un sistema de palas fijas, (estatores) y una de palas rotatorias, (rotores), instaladas sobre un eje. El conjunto (eje, compresor, turbina), es llamado rotor. Casi todos los reactores de avión emplean un compresor de flujo axial, en el que el aire tiende a fluir en la dirección del eje pasando por las mencionadas aspas fijas y giratorias,( estatores y rotores). Las aspas están situadas de forma que el aire entra a gran velocidad. Al fluir a través de las aspas, su velocidad disminuye, con lo que aumenta la presión. En los motores a reacción de tamaño REAL dotados de compresores modernos de flujo axial pueden aumentar la presión 24 veces en 15 etapas; cada conjunto de estatores y rotores forma una etapa.
     

  2.  Generalmente el encendido ocurre por una bujía (O.S. tipo F, por ejemplo, a la que seDIFUSOR (PALAS FIJAS TRAS EL COMPRESOR) le estira hacia fuera algunos milímetros el filamento) y que incendia el gas propano/butano, (tanto la bujía como el gas solo es necesario al principio ya que el queroseno no prende hasta que no alcanza la temperatura adecuada), el clásico camping gas, que aumenta la temperatura de la cámara a mas de 100ºC  aproximadamente (temperatura mínima de activación de la bomba de carburante y en consecuencia posterior corte de suministro del gas auxiliar).

 

  1. El carburante precalentado en los vaporizadores, es inyectado a continuación por pequeños tubitos de un diámetro interior entre 0,4 y 0,6 mm, (inyectores), dentro de la cámara de combustión. En esta zona se mezcla con el aire comprimido y se incendia. Para obtener el máximo rendimiento, la temperatura de combustión debería ser la máxima que se pudiera obtener de la combustión completa del oxígeno y el combustible. Sin embargo, esta temperatura calentaría la turbina en exceso; las temperaturas de entrada en la turbina, que actualmente limitan la potencia de los turborreactores, no pueden superar las limitaciones térmicas de los materiales. Para reducir la temperatura de entrada a la turbina sólo se quema parte del aire comprimido. Esto se consigue dividiendo el aire al entrar en la cámara de combustión: parte del aire se mezcla con el combustible y se inflama, y el resto se emplea para enfriar la turbina.
     

  2. En la fase siguiente,  la de la turbina, el aire al expandirse bruscamente debido a la combustión, es conducido a gran velocidad hacia atrás, produciendo energía al hacer girar la turbina, una parte de ésta, es absorbida enseguida por el compresor, el cual es obligado a girar al estar unido al mismo eje central que la turbina, (produciendo el deseado circulo vicioso) El resto de la energía, que son los gases, que en ese momento están a una presión intermedia, tras pasar la turbina, que actúa de forma inversa al compresor, se expanden parcialmente y por último, en una tobera dirigida hacia atrás para alcanzar la elevada velocidad de salida y por tanto empuje útil para el avión. Para obtener el máximo empuje, la tobera debería expandir los gases hasta la presión de la atmósfera circundante. En la práctica, sin embargo, una tobera así sería demasiado grande y pesada. Las toberas reales son más cortas, lo que hace que la presión de salida sea más alta y el empuje del motor sea algo menor. ¡ y ya esta en marcha…!.

 

El empuje de un turborreactor disminuye cuando aumenta la temperatura del aire circundante, porque la menor densidad del aire caliente reduce la masa que fluye a través del reactor. En los Aviones de escala REAL, en los días cálidos, el empuje para el despegue puede aumentarse a voluntad, inyectando agua en la entrada del compresor para enfriar el aire mediante la evaporación del agua. (No lo intentéis con vuestros aeromodelos, creo que es mas sencillo procurarse un poco más de pista).
 

En los motores militares, un llamado postquemador o postcombustión, instalado entre la turbina y la tobera puede proporcionar impulsos de aceleración o empuje adicional para el despegue y el ascenso. En el postquemador se añade más combustible al chorro de gases de escape para quemar el oxígeno que no se ha empleado en la cámara de combustión; este proceso aumenta tanto el volumen del aire como la velocidad del chorro. Sin embargo, la baja eficiencia del postquemador (relación empuje/consumo) restringe su uso a situaciones que exijan una gran aceleración momentánea.

Normalmente para el funcionamiento del turborreactor se utiliza el carburante JET A1 o en su lugar y de más fácil adquisición (PARAFINA) queroseno de estufa. 

La lubricación de los cojinetes a alta velocidad, (de 105.000 a 180.000 rpm), se consigue mezclando aproximadamente un 5% de aceite del tipo AEROSHELL TURBINE OIL 500 o 560 al combustible. Este aceite al quemarse deja un mínimo de restos y es por lo tanto el mas indicado. 

 

Los motores a reacción pueden ser utilizados con la misma seguridad que los motores de pistón, Solo que el operador debe de entregar mucha atención a las advertencias expuestas en los manuales de la turbina. Ya que se esta manipulando tecnología punta, a cuya  instrumentación siempre hace falta prestar la máxima atención y respeto (LA REGLA Nº1 ES SIEMPRE DISPONER DE UN EXTINTOR DE CO2 AL LADO). Hay una sustancial diferencia entre un motor a pistón y un turborreactor, este último no posee un limitador natural de velocidad (aumentándole progresivamente el suministro de combustible, se aceleraría hasta que tantas revoluciones y temperatura producida por la ignición de tanto combustible, sobrepasaría la tolerancia de los materiales de los que esta fabricado de tal modo que se agarraría o reventaría). Por lo tanto una característica interesante del motor a turbina es de aceptar mucho carburante y utilizarlo de manera muy eficiente. Más carburante significa más vueltas, más temperatura de escape, más empuje. Esta eficiencia llevaría a tener problemas si no limitamos el flujo de carburante impidiendo así de no alcanzar regímenes de rotación críticos. Para este objetivo esta instalada la Unidad de Control Electrónico (ECU). Los valores máximos son programados a través de una instrumento multifunción externo, GROUND SUPPORT UNIT (Unidad de soporte en tierra) o GSU. La electrónica se basa en la más moderna arquitectura RISC, sus microprocesadores y resto de componentes son de la más alta fiabilidad.

 

 

 

 Andrés Sales