Cada vez que visita un aeropuerto, el imponente empuje de los aviones comerciales es inconfundible. Estos aviones dependen de motores de turbina de gas, una familia versátil de máquinas que también propulsan helicópteros, centrales eléctricas e incluso el tanque M-1. Esta guía explica los fundamentos de cómo funcionan estos motores, sus ventajas y las variaciones que los hacen adecuados para diversas aplicaciones.
Una turbina de gas consta de tres componentes principales:
En una turbina de flujo axial típica, el aire ingresa por la derecha, se comprime a través de múltiples etapas (a menudo aumentando la presión hasta 30 veces) y sale del compresor como aire a alta presión y alta temperatura.
El combustible se inyecta en el aire a alta presión dentro de la cámara de combustión. Un componente clave es el portallamas, a menudo llamado “lata”, que estabiliza la llama en presencia de un flujo de aire supersónico. Las perforaciones de la lata permiten que el aire se mezcle con el combustible y su geometría mantiene la llama anclada para que la combustión sea continua.
La turbina suele estar dividida en etapas. Las primeras etapas accionan el compresor, formando un único eje giratorio. Una última etapa de turbina de rueda libre está aislada del resto del motor; solo sus gases de escape pueden hacer girar un eje de salida capaz de entregar 1.500 caballos de fuerza, suficiente para impulsar un tanque M-1 de 63 toneladas.
En muchas aplicaciones, los gases de escape simplemente se ventilan, aunque también pueden pasar a través de intercambiadores de calor para recuperar energía residual o precalentar el aire de admisión.
Los aviones modernos suelen utilizar motores turbofan, que combinan una turbina de gas central con un gran ventilador frontal. El ventilador aspira un gran volumen de “aire de derivación” que se expulsa a alta velocidad para producir empuje adicional. Los motores turbohélice utilizan un núcleo similar pero impulsan una hélice convencional a través de una caja de cambios en lugar de un ventilador.
El empuje es la fuerza generada al acelerar la masa que sale del motor, como lo describe la tercera ley de Newton. En Estados Unidos, el empuje se mide en libras; en el sistema métrico, se expresa en Newtons (1 lb ≈ 4,45 N). Un motor a reacción que produzca 5000 libras de empuje podría, en teoría, soportar una masa de 5000 libras en un entorno sin peso.
Un turbofan produce empuje de dos fuentes:
Para obtener un estudio técnico en profundidad, consulte Tecnología de motores de turbinas de gas para aviones o Elementos de propulsión de turbinas de gas . Los entusiastas e ingenieros también pueden explorar foros en línea y listas de correo dedicados al diseño de turbinas de gas.
