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La turbina de potencia

Para la mayoría de las aplicaciones, los gases provenientes del generador de gas se aprovechan en la turbina de potencia, encargada de transformar la energía contenida en el gas, en energía mecánica rotativa, accionando para ello un conjunto de álabes unidos a un eje rotor apoyado a su vez sobre rodamientos.

El eje de la turbina de potencia está soportado por los cojinetes alojados en los bastidores central y posterior. El eje frontal se soporta en el mismo cárter que el eje posterior de la turbina de alta presión. Los ejes de las turbinas de alta presión y la turbina de potencia son independientes mecánicamente.

Dependiendo del modelo exacto de turbina de potencia, puede contar con 2 ó 6 etapas para producir esa transformación, con velocidades de giro diferentes (3.600 rpm para la configuración con 6 etapas y 6.100 para la configuración con 2 etapas).

El eje, al que están unidos los álabes de la turbina de potencia, aportan un par y una velocidad, que puede servir, a su vez, para mover una hélice de turbofán o un turbojet, la hélice de propulsión de un barco en muy diferentes configuraciones, un compresor, una bomba para impulsar un fluido líquido, o un generador eléctrico. 

El estátor de la turbina de potencia se sitúa entre los bastidores central y posterior de la turbina. De manera horizontal, se divide en dos partes: superior e inferior. 

En la brida posterior del bastidor central de la turbina, va instalada la corona de álabes fijos de la primera etapa, justo enfrente de la primera corona de álabes móviles (primera etapa) del rotor. Las coronas de álabes de las etapas 2 a 6, van instaladas en la parte interna del estátor.

Cada etapa de la turbina se compone por una corona de álabes fijos encastrados en el estátor, seguida por una corona de álabes móviles encastrados en el rotor. En el espacio comprendido entre dos álabes fijos consecutivos pertenecientes a la misma fila se produce un flujo convergente, es decir, a la salida se produce una disminución de la presión con el consiguiente aumento de la velocidad. Es decir, dos álabes consecutivos constituyen una tobera, de modo que el flujo de gases sufre un aumento de velocidad y una reducción de presión, al pasar entre ellos.

El flujo que pasa a través de estas toberas sufre además un cambio de dirección e incide sobre los álabes móviles encastrados en el rotos con el mejor ángulo posible, de forma que se asegura la mejor transformación de energía cinética (contenida en el flujo de gases de alta velocidad), en la energía mecánica que acciona los ejes. Se utiliza una combinación de fuerzas de acción y reacción, que actúan sobre las caras aerodinámicas de los álabes.

Las fuerzas de impulso o acción, se generan cuando el flujo de gases, a alta velocidad, choca con las caras de los álabes. Cuando la turbina funciona a bajas revoluciones, estas fuerzas se hacen más efectivas. Por el contrario, las fuerzas de reacción son más efectivas cuando el funcionamiento de la turbina es a altas revoluciones. Para generar estas fuerzas, la parte exterior de las caras aerodinámicas de los álabes están retorcidas. Sus bordes de salida forman un área convergente, constituyendo así, un conjunto de toberas.

Las fuerzas de reacción son generadas como respuesta al aumento de velocidad, con el que los gases procedentes de la combustión, se descomprimen entre los álabes del rotor y no entre los álabes del estator, como en las turbinas de acción.

 

 


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