QUE ES Y COMO FUNCIONA UNA TURBINA

Para todos aquellos interesados en esta fabulosa forma de propulsin voy a explicar en la forma ms sencilla posible como es que

funciona una turbina, para ello me voy a basar en la forma ms simple de turbina, la que posee una sola etapa de compresin y una sola etapa de turbina, a continuacin describir cada componente por separado

COMPRESOR:

El compresor se encuentra en la entrada del motor y se encuentra conectado al disco de turbina por medio de un eje, el compresor puede ser de tres tipos diferentes:

Axial: la corriente de aire que atraviesa el compresor lo hace en el sentido del eje (de ah el nombre de axial), consta de varios discos

giratorios (llamados etapas) en los cuales hay una serie de "palas" (alabes), entre cada disco rotor hay un disco fijo (estator) que tiene como funcin dirigir el aire con el ngulo correcto a las etapas rotoras.

El compresor axial es l mas utilizado en las turbinas "de verdad" pero para las pequeas turbinas de aeromodelismo es muy difcil de construir y balancear, si bien algunos han construido turbinas con compresor axial, por el momento estn fuera del alcance de la mayora

Radial o Centrifugo: la corriente de aire ingresa en el sentido del eje y sale en sentido radial, consta de un solo disco con alabes en una o

ambas caras, es el compresor universalmente utilizado en las micro turbinas por ser fcil de obtener (proveniente de un turbo compresor

de auto) y balancear, es mucho ms resistente que el axial pero como desventaja es mas pesado y tiene un rea frontal mayor

Diagonal: es una cruza entre los dos anteriores, es prcticamente anecdtico puesto que salvo en los primeros intentos de construir micro-

turbinas no se ha utilizado

Tubo de cojinetes pasaeje:

Es un elemento cilndrico por cuyo interior pasa el eje de la turbina y adems se encarga de dar estructura al motor va fijado a la parte

posterior del difusor y a la parte delantera del conjunto N.G.V., en su interior se colocan los cojinetes que soportan el eje estos deben

tener adecuada refrigeracin y lubricacin para que sobrevivan las tremendas velocidades de rotacin a las que son sometidos,

actualmente y para cualquier aplicacin por encima de las 100000 R.P.M. se recomienda usar rodamientos sin jaula con bolillas

cermicas

DIFUSOR:

Tiene como misin cambiar la velocidad de la corriente de aire que viene del compresor para aumentar la presin. Consta de una serie de pasajes que se ensanchan hacia atrs (conductos divergentes), el difusor es diferente segn el compresor sea axial o centrifugo

CMARA DE COMBUSTIN:

Es una de las partes mas criticas de las turbinas de aeromodelismo, su diseo es critico dado que la temperatura de salida es fundamental

as como la longitud de la cmara esta limitada por cuestiones de diseo que no vienen al caso, entonces esta parte debe ser diseada con

sumo cuidado para permitir la completa combustin dentro de la longitud de la misma.

Existen varios tipos de cmara de combustin, pero la universalmente utilizada para las micro turbinas es la denominada "anular", como su nombre lo indica tiene la forma de dos anillos concntricos

La mayora de las micro turbinas usan diversos mtodos basados en el pre-calentado del Kerosn que ingresa a la cmara para permitir la

evaporacin o vaporizacin del combustible liquido, en algunos modelos esto se logra con una serpentina enrollada en el interior de la

cmara, otros usan unos tubos en forma de gancho en la tapa frontal de la cmara en cuyo interior se inyecta el combustible aunque

actualmente el mtodo ms usado es el que utiliza unos tubos vaporizadores que cruzan la cmara desde atrs hacia adelante inyectndose el kerosene en el extremo posterior de la cmara de combustin

ALABES GUA DE TURBINA ( N.G.V.):

Esta parte tiene como funcin aumentar la velocidad de la corriente de gas caliente que sale de la cmara de combustin y dirigirla con el

ngulo apropiado al disco de turbina. Esta pieza es la mas expuesta a altas temperaturas que en algunos casos superan los 700 C por lo

tanto se construyen en aleaciones inoxidables para alta temperatura, bsicamente consta de una serie de alabes "estatores" que se cierran hacia la parte trasera (conducto convergente), tambin difieren si son para turbina radial o axial

DISCO DE TURBINA:

Es la parte encargada de extraer parte de la energa de la corriente de gas para convertirla en movimiento, su nica funcin es hacer rotar

el compresor al cual se encuentra unido por medio de un eje, la turbina se halla sujeta a elevadas temperaturas y lo que es peor a elevadas

cargas centrifugas que unido a la disminucin de resistencia del material por causa de la temperatura hacen que este sea el elemento que

mas importancia tiene en cuanto a la eleccin de materiales, sin excepcin se utilizan aleaciones con elevado contenido de nquel y cromo

(comercialmente tienen diferentes nombres como ser INCONEL, NIMONIC etc.) aunque en los primeros modelos de turborreactores

"caseros" se utiliza acero inoxidable con buenos resultados. Existen dos tipos de discos de turbina:

Los axiales: Son los mas utilizados pues poseen excelentes caractersticas de aceleracin y un peso bastante reducido, su nica contra es

que deben respetarse a estrictamente las temperaturas y velocidades mximas sino se corre el riesgo de que el disco se "desintegre"

literalmente, este tipo puede ser fabricado con mucha paciencia y Herramientas comunes o con sofisticados sistemas (control numrico,

electro erosin, etc.) o bien comprados a diferentes fabricantes para su uso especifico en turbinas de aeromodelismo, aunque su precio no es nada economico

Las radiales: Si bien se utilizan menos (de hecho la primer marca que comercializo turbinas o sea JPX utiliza este tipo) por ser bastante

mas pesadas y por lo tanto tardan mas en acelerar tienen la particularidad de ser muy robustas, soportan mas revoluciones a mayor

temperatura y tal vez como "ventaja" adicional para el constructor amateur es que estas turbinas son las utilizadas por los turbo

compresores de auto, lo que las hace mas fciles de obtener (en cualquier casa que se dedique a turbo cargadores)

LA TOBERA DE ESCAPE:

En esta parte los gases de escape son acelerados para aumentar el empuje producido por la turbina, bsicamente es un conducto cnico y algunas veces tambin posee un cono interior

El ciclo de funcionamiento es como sigue:

El aire ingresa al compresor donde aumenta parcialmente la presin y temperatura, luego es llevado al difusor donde se produce el

incremento final de presin, el aire ingresa a la cmara de combustin donde se mezcla con el combustible y se quema para incrementar

la temperatura (y por lo tanto la energa total contenida en el gas), luego es dirigido hacia el conjunto de alabes estatores de la turbina

(N.G.V., Next Gide Vane) estos tienen como misin dirigir el gas hacia el disco de turbina con el angulo correcto y adems incrementar

su velocidad, luego el gas pasa por el disco de turbina donde parte de la energa que contiene es extrada para mover el compresor (en las

micro turbinas se extrae una GRAN parte de la energa) al cual se encuentra unido por medio de un eje, el gas deja la turbina con gran

temperatura y velocidad pero es acelerado aun mas en la tobera de escape, el gas que sale a gran velocidad es el responsable de la

reaccin que se conoce como "empuje" de la turbina.

Las turbinas no pueden arrancar por si solas, necesitan ser llevadas a un determinado numero de RPM para crear suficiente presin en el

motor para permitir el funcionamiento, en las turbinas de aeromodelismo esto suele estar cerca de las 20000 RPM, sin embargo el ralent de estas turbinas suele estar entre 30000 y 40000 RPM para mejorar la aceleracin y "suavizar" el comportamiento general