Turbinas

Por CARLOS SÁNCHEZ TARIFA
Ingeniero Aeronáutico (I.N.T.A.)

ELEMENTOS DEL CALCULO DE TURBINAS DE GAS
(PRIMERA PARTE)

CONCEPTOS GENERALES Y MÉTODOS DE CALCULO
Resumen. En colaboración con los Ingenieros Aeronáuticos, Sres. R. Martí Pérez y J. Valdés Pedrosa, trataremos de exponer en tres artículos los fundamentos del cálculo y proyecto de turbinas de gas; entendiéndose por estadenominación no el motor de turbina, sino la turbina propiamente dicha del mismo, accionada por una corriente de gases procedente de una o varias cámaras de combustión. En esta primera parte se expone previamente la historia de estas máquinas, indicando a continuación las diferencias que presentan su organización y cálculo en comparación con las de vapor. Se establecen las ecuaciones fundamentales delimpulso, continuidad y energía, en la forma en que son utilizadas en esta clase de máquinas, y se indican las diferentes definiciones de rendimientos adiabáticos y grados de reacción que se emplean en las turbinas de gas. Se comparan las turbinas en cuanto al grado de reacción, señalando los tipos más comúnmente utilizados y destacando que dicho grado de reacción es normalmente variable con el radio,dependiendo esta variación de la clase de torsión de los alabes que se haya adoptado. Finalmente, se reseñan los métodos del cálculo aerotermodinámico de estas máquinas que presentan mayor interés; destacando que las diferencias entre unos y otros estriban en la manera de estimar las pérdidas. Se detallan dos de los métodos que se juzgan de mayor aplicación: uno, basado en la estimación previa delrendimiento politrópico del estator y del rendimiento adiabático tptal de la turbina, y otro, en el que se calculan las pérdidas y rendimientos a partir del comportamiento aerodinámico de los alabes' de la turbina.

Fig. 1. — Turbina Holzwarth.

Antecedentes. La denominación "turbina de gas" resulta doble en la práctica, ya que se viene aplicando tanto al motor de turbina como a la turbinalpropiamente, dicha del mismo. En general, por motor de turbina entenderemos aquí la máquina térmica que funciona medíante un ciclo de BRAYTON, expansionándose los gases procedentes de una o varías cámaras de combustión, total o parcialmente, en una turbina, que es el órgano encargado de suministrar la potencia necesaria para el accionamiento del compresor, y de ; producir, además, la potencia útildel motor. Aunque en realidad los turborreactores, y turbohélices están constituidos por un motor de turbina, na se utiliza esta denominación para ellos, reservándose,para las otras múltiples aplicaciones de este sistema motor, que se diferencian esencialmente de las dos anteriormente citadas en que no se utiliza como medio propulsor la energía cinética residual de los gases después de la turbina.Este trabajo estará dedicado exclusivamente a las turbinas de gas propiamente dichas, denominándose, de aquí en adelante, "motores

de turbina" a la máquina de que forman parte, con objeto de evitar confusiones. La historia de las turbinas de gas se confunde con la de los motores de turbina, como consecuencia lógica de constituir el órgano fundamental de los mismos, y a cuyo progreso ha estadosubordinado el del motor, especialmente en cuanto a la cuestión metalúrgica se refiere. La primera patente de un motor de turbina de gas data del año 179 i, siendo su inventor el inglés JOHN BARBER. El primer intento serio de fabricación fué realizado por la Societé Anonime des Turbomoteurs, en París, en el año 1905, quienes construyeron un motor de turbina de unos 80 CV. de potencia, trabajando conuna gran refrigeración mediante inyección de agua. Era un motor de gran peso y tamaño, proporcionando un rendimiento de algo menos del 3 por
100.

Desde,aquellos años se conocían las ventajas teóricas que reportarían los motores de turbina de gas en comparación con las turbinas de vapor, pues con la supresión de calderas, condensadores, etc., resultarían mucho más sencillos y podría...