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Motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Las turbinas se clasifican en turbinas hidráulicas o de agua, turbinas de vapor y turbinas de combustión. Hoy la mayor parte de la energía eléctrica mundial se produce utilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen energía eléctrica se llaman turbinas de viento.
Turbina de combustión, también denominada turbina
de gas, motor que utiliza el flujo de gas como medio de trabajo
para convertir energía térmica en energía mecánica
gas se produce en el motor como resultado de la combustión
de determinadas materias. Unas toberas estacionarias lanzan chorros
de dicho gas contra los álabes (paletas) de una turbina,
y el impulso de los chorros hace girar el eje de la turbina. Una
turbina de combustión de ciclo simple incluye un compresor
que bombea aire comprimido a la cámara de combustión.
El combustible, en forma gaseosa o nebulizada, también se
inyecta en dicha cámara, donde se produce la combustión.
Los productos de la combustión salen de la cámara a través de las toberas y hacen moverse la turbina, que impulsa el compresor y una carga externa como un generador eléctrico. En una turbina o un compresor, una fila de álabes fijos y una fila correspondiente de álabes móviles unidos a un rotor se denomina una etapa. Las máquinas grandes emplean compresores y turbinas de flujo axial con varias etapas.
La eficiencia del ciclo de una turbina de combustión está
limitada por la necesidad de un funcionamiento constante a temperaturas
altas en la cámara de combustión y en las primeras
etapas de la turbina. Una turbina de gas pequeña de ciclo
simple puede tener una eficiencia termodinámica relativamente
baja en comparación con un motor de gasolina corriente. Los
avances en los materiales resistentes al calor, los recubrimientos
protectores y los sistemas de enfriamiento han hecho posible grandes
unidades con una eficiencia en ciclo simple del 34% o más.
En un motor de ciclo combinado, la cantidad considerable de calor
que queda en los gases de escape de la turbina se dirige hacia una
caldera denominada generador de vapor por recuperación de
calor. El calor recuperado se usa para producir vapor, que alimenta
una turbina de vapor asociada. El rendimiento combinado es un 50%
mayor que el de la turbina de gas por sí sola. Hoy se instalan
turbinas de ciclo combinado con una eficiencia térmica del
52% y más. Las turbinas de combustión se emplean para
propulsar barcos y trenes. En los aviones se usa una forma modificada
de la turbina de combustión, el turborreactor. En algunos
países las turbinas de combustión pesadas, tanto de
ciclo simple como combinado, ocupan un lugar importante en la generación
de electricidad a gran escala. Es posible obtener una potencia por
unidad superior a los 200 megavatios (MW), y la potencia de una
turbina de ciclo combinado puede superar los 300 MW.
Las turbinas de combustión emplean como combustible gas natural
o líquidos como queroseno o gasoil. También puede
usarse carbón, una vez transformado en gas en un gasificador
aparte.
