1.5 Cmara de Combustin

La combustin es la parte del proceso en que se aporta calor al ciclo termodinmico para que posteriormente se transforme en trabajo de eje.Dependiendo de si se opera en un ciclo cerrado o abierto, la combustin se realizar en el exterior o en el interior del motor respectivamente. En la combustin externa es necesario un intercambiador de calor, y el proceso de combustin en s es ms sencillo por el hecho de trabajar sin limitaciones de espacio, de calidad de combustible, ni de tiempo, aunque su aplicacin es minoritaria, ya que la potencia calorfica a transmitir al fluido es claramente muy inferior a los valores que se pueden conseguir en la combustin operando con el fluido motor como comburente. Por consiguiente la cmara de combustin de una turbina de ciclo abierto tiene un diseo equivalente a una caldera y puede ser comn al de una instalacin de turbina de vapor.

El tipo de funcionamiento ms comn es la combustin interna, donde el fluido de trabajo, el aire, que ser el comburente de la reaccin de combustin, se toma de la atmsfera y se comprime en el compresor. El aire comprimido se introduce en la cmara de combustin, donde se inyecta tambin el combustible en estado lquido o gaseoso. La combustin, una vez iniciada mediante una chispa, es continua, pues incorpora la mezcla fresca al frente de llama.Los productos de la reaccin son los habituales de la combustin entre un hidrocarburo y el oxgeno del aire, y son el monxido de carbono, el dixido de carbono y agua. Otros productos de la reaccin son el nitrgeno y el oxgeno, procedentes del aire de entrada, y que en el caso del nitrgeno, si las temperaturas de combustin son muy elevadas, puede derivar en xidos de nitrgeno, aunque esta problemtica no es tan importante como en los motores alternativos de combustin interna porque las presiones de trabajo en las cmaras de combustin de las turbinas de gas son inferiores.La combustin que se produce en una turbina de gas siempre es con exceso de aire, ya que debe asegurarse de una combustin completa de todo el combustible, muy difcil si solo se dispone del aire terico para que el proceso sea completo, pero este hecho se ve influenciado por la necesidad de reducir la temperatura de los gases de la combustin, cercana a los 2000 C a una temperatura soportable por los labes de la turbina, inferior incluso a la mitad de la temperatura de combustin.Por consiguiente, al aadir aire fresco a los productos de la combustin, se consigue la viabilidad tecnolgica de la turbina al producirse una reduccin de la temperatura sin prdida de entalpa, pero que comporta un empeoramiento del ciclo terico al operar a menor temperatura. Por otro lado, el exceso de aire permite completar la reaccin de modo que el carbono, en forma de monxido de carbono, pueda oxidarse de forma completa para convertirse en dixido de carbono, aunque este hecho pueda favorecer el aumento no deseado de xidos de nitrgeno, por el exceso de oxgeno. Son habituales relaciones de 60 kg de aire por cada kg de combustible, llegando en algunos casos a los 100 kg de aire, teniendo en cuenta que la relacin estequiomtrica, con los combustibles habituales, se produce en torno a los 15 o 17 kg de aire por 1 kg de combustible.