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TURBINAS DE AVIACIÓN
Por: Gabriel Jaime Arbeláez O.

Resumen
El tema básico, de este artículo es el funcionamiento de las turbinas utilizadas en aviones de propulsión a
chorro o por medio de propelas movidas igualmente por turbinas. Incluye bibliografía.

CICLO REAL PARA UNA TURBINA DE GAS
Existe una muy pequeña brecha entre un suceso real y la modelación teórica del
problema. Laeficiencia térmica de un ciclo teórico, o de Brayton es una función única
de la relación de presiones, ahora se estudiara el ciclo real de las turbinas de gas en
donde influyen otros factores importantes y que son variables importantes para el
desarrollo de las nuevas tecnologías para turbinas, especialmente cuando se utilizan en
aviación.
Hay cinco factores principales que describen el ciclo parauna turbina de gas simple:
1. Relación de presiones P2/P1.
2. La temperatura de entrada a la turbina.
3. Eficiencia del compresor.
4. La temperatura de entrada al compresor.
5. La eficiencia de la
Otros aspectos importantes son la presión, el calor, perdidas mecánicas, combustión.
Estos reducen la eficiencia térmica de la maquina.

Además: las eficiencias dependen del desempeño de lamaquina.
•

PARA UN COMPRESOR
Wc = Cp T1 (1 - (P2/P1) )(k-1) /k
ηc
PARA UNA TURBINA:
Wt = η TCpT3 1 - (P4/P3)(k-1) /k

T1 = Temperatura de entrada del aire = 290°K - 300°K
T2 = Temperatura de salida del compresor y entrada a la cámara de Combustión =
600°K
T3 = Temperatura de salida de la cámara de combustión, entrada a la turbina = 1500°K
T4 = Temperatura de salida = 700°K

Por lotanto el trabajo hecho por una turbina depende de la temperatura de los gases a la
salida de la cámara de combustión y esta limitada por la resistencia térmica de los
materiales de construcción.
Estas son unas temperaturas promedio para el trabajo actual de las turbinas utilizadas en
aviones comerciales.
T3 = 1000°K Máxima eficiencia a compresiones de 10 - 1

T3 = 1300°K Máxima eficiencia acompresiones de 22 - 1

CAMARAS DE COMBUSTION
Sobre este tema se han hecho muchas pruebas y existe gran cantidad de datos para
diseñar las cámaras.
La mayoría de cámaras de combustión funcionan con hidrocarburos líquidos como
combustibles, el cual es inyectado en forma de spray.
El factor más importante del combustible es su viscosidad para poderlo inyectar por
medio de una tobera.
Loscombustibles pesados son precalentados para reducir su viscosidad y asegurar la
inyección.
Antes de la combustión el combustible se mezcla con el aire elevando la temperatura de
ignición la cual varia dependiendo de la relación combustible, aire (f/a) y la presión.
El comienzo de la combustión se hace por medio de una bujía y de aquí en adelante la
combustión es continua.
El tiempo que necesitael combustible para la vaporización, es un tiempo de retraso al
comienzo de la reacción de la combustión.
La reacción estequiométrica de combustible - aire (f/a) es aproximadamente 1:15 y para
garantizar la combustión se introduce de un 20% hasta un 200% de exceso de aire y así
evitar la separación del combustible.
La velocidad de la propagación de la llama depende, de la relación decombustible; para
una máxima velocidad se necesita una mezcla livianamente más rica que la relación
teórica.
La velocidad de propagación de la llama es relativamente lenta con respecto a la
velocidad del aire de entrada; una vez ocurre la ignición, la tendencia es que la llama
sea expulsada de la cámara de combustión.
La llama es estabilizada posteriormente mediante la admisión del aire al tubo dellamas
a través de los alabes creando de esta manera un vórtice en los fluidos.
La velocidad más alta que se consigue, en la región de la cámara, se da por una perdida
de presión causadas por las paredes del tubo, el gradiente de presión disminuye cuando
se acerca a la tobera.
El flujo de aire entra por dos fases:
La primaria va ha la zona de combustión y alcanza mayores temperaturas.
La...