En casi todas las Marinas de Guerra existen barcos propulsados por este tipo de turbinas pero su uso en Marina Mercante no esta actualmente muy desarrollado.
Más adelante, trataré de explicar por qué se eligieron en la construcción del Queen Mary II.
¿Qué son las turbinas de gas?
Una turbina de gas es un motor térmico rotativo de flujo continuo que utiliza el flujo de gas como medio de trabajo, para convertir energía térmica en energía mecánica y se caracteriza por presentar una baja relación peso/potencia y una velocidad de giro muy elevada.
Emplean como combustible gas natural o líquidos como queroseno o gasoil. También puede usarse carbón, una vez transformado en gas en un gasificador aparte.
Un poco de historia
La primera patente de una turbina de gas la obtiene en 1791 John Barber, pero fue ha principios del siglo pasado cuando se construye la primera turbina de gas que funcionó realmente.
El primer avance importante lo logró F. Stolze en Alemania cuya turbina consistía en los mismos elementos que las turbinas de gas actuales: cámara de combustión que funciona separadamente y compresor multietapa de flujo axial, movido directamente por una turbina multietapa de reacción.
No obstante, los rendimientos del compresor y la turbina, así como la temperatura del gas, eran aun demasiado bajos para permitir un funcionamiento aceptable.
En 1903 se construyó en Francia la primera turbina de gas que funcionó con éxito. Constaba de compresor alternativo, cámara de combustión y turbina de impulso de dos etapas. Su rendimiento térmico era casi del 3%. Los progresos fueron lentos.
En los años 30, la Compañía de Sir Frank Whittle diseñó la Whittle W1, la que a la postre se convirtió en la primera turbina a gas a ser implementada en una aeronave; el avión aleman Heinkel He 178. En esos mismos años se implementó la primera turbina de gas para la producción de energía eléctrica.
La primera turbina derivada de las usadas por la aviación para uso naval fue la Proteus en 1958, mientras que la primera generación de turbinas a gas de concepción naval fue probada en el mar hacia fines de la década del 50.
Operación de una turbina a gas
Una turbina de gas de ciclo simple incluye un compresor que aspira aire a presión atmosférica y lo comprime para ser luego inyectado en 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.
Como se aprecia en esta descripción, el fluido que circula por la turbina a gas evoluciona: es aire en la entrada y el compresor, recibe combustible en el sistema de combustión, y es mezcla de aire y productos de la combustión en la turbina misma y la descarga.
Una turbina a gas se puede dividir en cinco partes principales.
1) entrada (E)
2) compresor (C)
3) sistema de combustión (SC)
4) turbina propiamente dicha (T)
5) descarga (D).
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Podemos decir entonces, que la turbina de gas está formada por dos elementos principales:
1) el generador de gases
2) la unidad generadora de potencia
El generador de gases está formado por uno o varios compresores, la cámara de combustión, donde se mezclarán el combustible con el aire y donde tendrá lugar la combustión, y finalmente la o las turbinas de expansión de gases, que en este caso sólo obtendrán la potencia necesaria para mover los compresores.
La unidad generadora de potencia es donde se obtendrá la potencia útil de la máquina.
En la actualidad, las turbinas de gas son máquinas con un peso relativamente pequeño, requieren poco espacio, son capases de desarrollar muy elevadas potencias y tienen un nivel de vibraciones bajo, dado su carácter rotativo.
A cambio, los consumos de combustible son muy elevados, la temperatura de los gases de escape es muy alta y el funcionamiento a bajas cargas implica consumos prohibitivos.
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