Toberas

MOTORES DE TURBINA DE GAS

A. G. Rivas

15.1

FUNDAMENTOS
Energía Potencial y Energía Cinética
Energía es la capacidad para hacer trabajo. Trabajo, en el sentido mecánico de la palabra, es la realización de una operación productiva por algunos medios mecánicos, y el trabajo se efectúa cuando se aplica una fuerza a través de una distancia. Cuando un trozo de materia se encuentraestacionario, a menudo tiene energía debida a su posición en relación con otros trozos de materia. Esto se llama energía potencial porque el trozo de materia tiene capacidad potencial para hacer trabajo. Si el trozo de materia se mueve, tiene energía cinética, o energía debida al movimiento. Las formas de energía son numerosas, tal como la energía química (la energía producida por una reacción química), laenergía calorífica (la energía producida por desprendimiento de calor), la energía eléctrica (la energía disponible de la electricidad), la energía de presión (la energía de un gas bajo presión), y la energía mecánica (la energía ejercida por una máquina o un hombre). Todos los tipos de energía son capaces de hacer trabajo. En la práctica, la energía puede transformarse de una forma a otra, perono todas las energías pueden recuperarse cuando la transformación está hecha. Por ejemplo, cuando se usa la electricidad para girar un motor eléctrico, una parte de la energía eléctrica se cambiará en calor a causa de la fricción. Puesto que la energía calorífica así generada se perderá en el aire, solamente la energía mecánica del eje del motor estará disponible para efectuar trabajo. Es por latransformación del tipo de energía por lo que es posible la propulsión a chorro. Esencialmente esto se hace transformando la energía química del combustible en energía calorífica, y luego en energía mecánica para acelerar el aire a través del motor. Es esta aceleración la que principalmente es responsable de que el avión se mueva. Como se ha dicho, existen muchas formas de energía: química,mecánica, eléctrica, calorífica, lumínica, y nuclear. Pero solamente hay dos clasificaciones básicas en las cuales se ajustan todos los tipos de energías: la potencial y la cinética. A medida que el aire pasa a través del motor de turbina de gas y se le añade o extrae energía, hay un cambio continuo entre sus energías potencial y cinética. La energía total del aire que pasa a través del motor es siempre lasuma de sus energías cinéticas y potencial.

Leyes de Newton del Movimiento
Muchas de las cosas que ocurren en un motor de turbina de gas pueden explicarse por medio de una o más de las leyes del movimiento de Newton. PRIMERA LEY DE NEWTON Un cuerpo en reposo permanecerá en este estado a menos que sea modificado por una fuerza exterior. Ejemplo: Una bola colocada en una mesa nivelada,permanecerá estática hasta que se le haga mover por una fuerza tal como una ráfaga de viento o un empujón por la mano de una persona. Una segunda parte de la primera ley de Newton dice que un cuerpo en movimiento continuará moviéndose en línea recta a una velocidad uniforme hasta que sea alterada por una fuerza exterior. Al funcionamiento del motor de reacción no le concierne esta parte de la ley. SEGUNDALEY DE NEWTON Un cambio en el movimiento es proporcional a la fuerza aplicada. Esto se puede decir de otra forma: Una fuerza proporcional a la relación de cambio de la velocidad se produce cuando quiera que un cuerpo o masa se acelera. Matemáticamente, la segunda ley de Newton puede explicarse por una ecuación de esta manera: F=Mxa

Marzo 2003

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MOTORES DE TURBINA DE GAS

A.G. Rivas

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Ejemplo: Cuando una persona golpea un clavo con un martillo, la fuerza con la que el martillo golpea al clavo es proporcional a la masa (la cual es proporcional al peso) del martillo, multiplicada por la cantidad con que la persona acelera la cabeza del martillo, desde cero a la velocidad final. Sería difícil, por ejemplo, clavar una gran escarpia con un martillo para...