La explicación real de las turbinas (III)
El cierre de los últimos flecos que nos quedan colgando.
Buenos días a todos, al igual que os dije la semana pasada, os recomiendo encarecidamente que os leáis los dos últimos posts acerca de las turbinas para no perderos a lo largo de este. Os los dejo aquí abajo:
El lunes pasado introdujimos un poco el ciclo de Brayton, pero hoy vamos a intentar darle la estocada final, aprender cómo se calcula en realidad, cómo se particulariza para cada tipo de turbina y alguna cosilla más.
Primero, en función de cómo se realiza la etapa de compresión y expansión se puede decir que tenemos un escalonamiento de reacción o acción. El grado de reacción mide qué porcentaje de compresión o expansión se realiza en el rotor y qué porcentaje en el estator, es decir, un grado de reacción del 0% quiere decir que se realiza todo el proceso en el rotor, por el contrario, un grado de reacción del 100% significa que todo el proceso se realiza en el estator. Esto se ve reflejado en el triángulo de velocidades y en el ciclo de Brayton, no vamos a entrar mucho, pero básicamente obtendremos distintas velocidades en función del grado de reacción, estas velocidades afectarán enormemente al ciclo de Brayton, de tal forma que cambiará el trabajo obtenido y aparecerá dibujada la presión intermedia entre el estator y rotor. En la imagen de abajo se observa claramente la diferencia entre distintos grados de reacción.
Y, aprovechando la imagen anterior, os explico brevemente cómo se dibuja el ciclo de Brayton, ya que para ello es necesario previamente haber calculado el triángulo de velocidades, para posteriormente introducirlas en el diagrama. Como podéis ver, las velocidades representan el salto entálpico (o salto de temperatura, como vimos en el post anterior) y es de la variación de velocidad de donde obtenemos el trabajo en nuestra turbina.
Otro término del que me gustaría hablar es de la cámara de combustión en las turbinas de gas usadas en los aviones, ya que, como en todos los sistemas donde la seguridad tiene un papel importante, los sistemas son redundantes. Esto quiere decir que hay más de los necesarios, por si alguno falla poder seguir funcionando. Pues es lo que ocurre en las cámaras de combustión, la turbina de un avión tiene distintas cámaras de combustión donde se quema el queroseno (combustible de los aviones) para acelerar el fluido, para en el caso de que falle alguna, pueda seguir funcionando perfectamente. De echo, si no me equivoco, me suena que los aviones son capaces de volar con una sola turbina en el caso de que falle una.
Por último, para cerrar este hilo, me gustaría remarcar la diferencia entre las turbinas de vapor y de gas, a parte de su fuente de obtención del calor. Y es que, las turbinas de vapor son el motor más eficiente que hemos desarrollado, pueden ser extremadamente complejas con multitud de etapas y recuperadores de calor para aumentar su eficiencia, pero el problema que tienen es que es muy complicado regularlas rápidamente y que son muy pesadas. Por el contrario, las turbinas de gas, tienen un ratio peso-potencia altísimo, lo que les permite ser usadas en aviones, y, a parte, su regulación es algo menos compleja. No hay ninguna mejor que otra, simplemente se adaptan mejor a cada caso y tienen un funcionamiento más adecuado en distintas industrias.
Con este post doy por cerrado el hilo acerca de las turbinas, espero encarecidamente que os haya gustado y que os sirva para saber un poco más a parte de todo lo que hay mil veces repetido en Internet. Es un tema muy complejo, por lo que si queréis seguir aprendiendo, tenéis alguna duda o cualquier cosas ya sabéis que podéis hablarme a través de Twitter o correo electrónico y yo estaré encantado de contestaros.