En un motor turborreactor, el compresor y el ventilador a menudo se comparan con los "pulmones", y la cámara de combustión, con el "corazón". Sin embargo, es la turbina la que actúa como una poderosa "central eléctrica" interna, transformando la energía de los gases calientes en movimiento rotacional, sin el cual es imposible el funcionamiento de todo el conjunto.
¿Cómo está construida una turbina axial?
Los motores de aviación modernos utilizan principalmente turbinas axiales, donde el flujo de gas se mueve paralelo al eje de rotación. Cada etapa de dicha turbina representa una pareja bien coordinada:
- Álabe de tobera (estator): una corona de álabes estacionaria que recibe el gas de la cámara de combustión, lo acelera y lo dirige en un ángulo preciso hacia los álabes de trabajo.
- Rueda de trabajo (rotor): un disco giratorio con álabes, fijado a un eje. Bajo la presión del flujo de gas, comienza a girar, transmitiendo el par motor más adelante en el sistema.
En esencia, el álabe de tobera forma y enfoca el "flujo de fuego", y el rotor lo "atrapa" eficazmente, convirtiendo la energía cinética y térmica en trabajo mecánico.
¿A dónde va la energía de la turbina?
Toda la potencia extraída del eje de la turbina se destina a tres tareas clave:
- accionar el compresor para comprimir el aire entrante;
- hacer girar el ventilador, especialmente en motores de doble flujo, donde el empuje principal es creado por el circuito externo;
- garantizar el funcionamiento de los sistemas auxiliares: generadores, bombas hidráulicas y otros agregados.
Condiciones extremas de funcionamiento
El entorno de trabajo de la turbina es uno de los más agresivos en la ingeniería:
- la temperatura del gas alcanza los 1700 °C, lo que supera el punto de fusión de la mayoría de los metales;
- la velocidad de rotación se mide en decenas de miles de revoluciones por minuto, creando colosales cargas centrífugas;
- la estructura está sujeta a constantes choques térmicos, vibraciones y deformaciones térmicas.
Soluciones innovadoras para sobrevivir en el fuego
Para que los álabes de la turbina no se destruyan en tales condiciones, los ingenieros aplican tecnologías avanzadas:
- Superaleaciones resistentes al calor, capaces de mantener la resistencia a temperaturas extremas;
- Sistemas complejos de refrigeración interna: a través de canales microscópicos dentro de los álabes se suministra aire refrigerado, extraído de las etapas intermedias del compresor;
- Recubrimientos de barrera térmica: pulverizaciones cerámicas que actúan como un escudo de aislamiento térmico;
- Estructura monocristalina de los álabes, que excluye los límites de grano y aumenta la resistencia a la fluencia y la fatiga.
Estas soluciones permiten que la turbina no solo funcione, sino que funcione de manera confiable en condiciones cercanas al límite de las posibilidades físicas de los materiales.