camara de conbustion

MOTORES DE TURBINA DE GAS

15.5

A. G. Rivas

CÁMARA DE COMBUSTIÓN

La sección caliente de una turbina de gas comienza con la sección de combustión e incluye la
turbina y los componentes del sistema de escape. La sección caliente está sujeta a los más
severos esfuerzos del motor y requiere una cuidadosa inspección y mantenimiento. Un tipo de
daño considerable son las grietas originadaspor el calor extremo al cual estas piezas están
expuestas.

Sección de Combustión
El diseño de una sección de combustión eficiente, o combustor, fue uno de los principales
obstáculos en la construcción de los primeros motores de turbina de gas con éxito. Incluso para
un motor de mediana potencia, la energía calorífica liberada por pie cúbico del volumen del
combustor es varios miles deveces la liberada en un típico sistema de calefacción de un hogar,
y las presiones sobre las paredes extremadamente finas de los combustores son
aproximadamente diez veces tan alta como las de un horno industrial con sus gruesas paredes
de ladrillo.
Los combustores usados en un motor de turbina tienen varios requisitos rigurosos. Algunos de
ellos son:
•
Mínima pérdida de presión en los gasessegún pasan a través del combustor.
•
Alto rendimiento en la combustión, por lo tanto baja emisión de humos.
•
Bajo riesgo de apagado de llama.
•
Que la combustión ocurra completamente dentro del combustor.
•
Distribución uniforme de la temperatura por todos los gases.
•
Temperatura de los gases lo suficientemente baja a la salida del combustor
para evitar dañar a la turbina.
•
Que eldiseño del combustor proporcione una fácil puesta en marcha.
La cámara de combustión tiene la difícil tarea de quemar grandes cantidades de combustible,
suministrado a través de inyectores de combustible, con extensos volúmenes de aire,
suministrados por el compresor, y liberar la energía de tal manera que el aire se expande y
acelera para proporcionar una constante corriente de gasuniformemente calentada en todas
las condiciones requeridas por la turbina. Esta tarea debe realizarse con la mínima pérdida de
presión y con la máxima liberación de calor para el limitado espacio disponible.
La cantidad de combustible añadido al aire dependerá de la máxima elevación de temperatura
requerida y, como esta está limitada por los materiales de los que están hechos los álabes
rotatorios deturbina y los estátores, la elevación de temperatura debe estar en la gama de 700º
C a 1.200º C. Debido a que el aire ya está calentado por el trabajo añadido durante la
compresión, la elevación de temperatura requerida en la cámara de combustión puede estar
entre 500º C y 800º C. Puesto que la temperatura del gas en la turbina varía con las r.p.m., y
en el caso de un motor turbohélice con lademanda de potencia, la cámara de combustión
también debe ser capaz de mantener una combustión estable y eficaz en toda la amplia gama
de condiciones operativas del motor.
La eficacia de la combustión se ha hecho cada vez más importante debido al rápido incremento
del tráfico aéreo comercial y el consecuente aumento de la contaminación atmosférica, lo cual
está contemplado por el público engeneral como residuos del escape.

Marzo 2003

Página 54

MOTORES DE TURBINA DE GAS

15.5

A. G. Rivas

Proceso de Combustión
El aire procedente del compresor del motor entra en la cámara de combustión a una velocidad
de hasta 500 pies por segundo (150 m/s o 540 Km./h), pero dado que esta velocidad es
demasiado alta para la combustión, lo primero que la cámara debe hacer esdifundirla
(dispersarla), es decir desacelerarla y elevar su presión estática. Puesto que la velocidad de
combustión del keroseno a relaciones de mezcla normales es de solo unos cuantos pies por
segundo, cualquier combustible prendido incluso en la corriente de aire difundido, que ahora
tiene una velocidad de aproximadamente 80 pies por segundo (24 m/s o 87 Km./h), se
apagaría. Por lo tanto en la...