Turbina de gas
Una turbina de gas , también llamada turbina de combustión , es un tipo de motor de combustión interna y continuo . Los principales elementos comunes a todos los motores de turbina de gas son:
Un cuarto componente se usa a menudo para aumentar la eficiencia (en turbohélices y turboventiladores ), para convertir la potencia en forma mecánica o eléctrica (en turboejes y generadores eléctricos ), o para lograr una mayor relación empuje-peso (en motores de poscombustión ).
El funcionamiento básico de la turbina de gas es un ciclo Brayton con aire como fluido de trabajo : el aire atmosférico fluye a través del compresor que lo lleva a una presión más alta; luego se agrega energía rociando combustible en el aire y encendiéndolo para que la combustión genere un flujo de alta temperatura; este gas presurizado a alta temperatura ingresa a una turbina, produciendo una salida de trabajo en el eje en el proceso, que se utiliza para accionar el compresor; la energía no utilizada sale en los gases de escape que se pueden reutilizar para trabajo externo, como producir empuje directamente en un motor turborreactor o hacer girar una segunda turbina independiente (conocida como turbina de potencia ).) que se puede conectar a un ventilador, hélice o generador eléctrico. El propósito de la turbina de gas determina el diseño para que se logre la división de energía más deseable entre el empuje y el trabajo del eje. Se omite el cuarto paso del ciclo Brayton (enfriamiento del fluido de trabajo), ya que las turbinas de gas son sistemas abiertos que no reutilizan el mismo aire.
Las turbinas de gas se utilizan para impulsar aviones, trenes, barcos, generadores eléctricos, bombas, compresores de gas y tanques . [1]
En una turbina de gas ideal, los gases se someten a cuatro procesos termodinámicos : una compresión isentrópica , una combustión isobárica (presión constante), una expansión isentrópica y un rechazo de calor. Juntos, estos forman el ciclo Brayton .
En una turbina de gas real, la energía mecánica se transforma irreversiblemente (debido a la fricción interna y la turbulencia) en presión y energía térmica cuando se comprime el gas (ya sea en un compresor centrífugo o axial ). Se añade calor en la cámara de combustión y aumenta el volumen específico del gas, acompañado de una ligera pérdida de presión. Durante la expansión a través de los pasos del estator y del rotor en la turbina, se produce una vez más una transformación de energía irreversible. Se toma aire fresco en lugar del rechazo de calor.
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