Alabes / Blades

A turbine blade is the individual component which makes up HP turbine section of a gas turbine. The blades are responsible for extracting energy from the high temperature and high pressure gas produced by the combustor. The turbine blades are often the limiting component of gas turbines. To survive in this difficult environment, turbine blades often use exotic materials like super alloys and many different methods of cooling, such as internal air channels, boundary layer cooling, and thermal barrier coatings.

The number of turbine stages varies in different types of engines, with high bypass ratio engines tending to have the most turbine stages. The number of turbine stages can have a great effect on how the turbine blades are designed for each stage.

Many gas turbine engines are twin spool designs, meaning that there is a high pressure spool and a low pressure spool. Other gas turbines used three spools, adding an intermediate pressure spool between the high and low pressure spool. The high pressure turbine is exposed to the hottest, highest pressure, air, and the low pressure turbine is subjected to cooler, lower pressure air. 

That difference in conditions leads the design of high pressure and low pressure turbine blades to be significantly different in material and cooling choices even though the aerodynamic and thermodynamic principles are the same. 

El número de etapas de compresión varía según el tipo de turbina, donde los motores con un ratio alto de compresión tendrán mayor número de etapas. Dicho número de etapas tendrá un gran efecto en como son diseñados los álabes para cada etapa.


Muchas turbinas de gas son diseñadas con doble eje, lo que quiere decir que tendremos un eje de alta presión y uno de baja presión. Algunas otras usan 3 ejes, añadiendo un estado intermedio entre alta y baja presión. La turbina de alta presión está expuesta a altas temperaturas, alta presión y la turbina de baja presión es sometida a menos temperatura con baja presión.

Esta diferencia de condiciones conduce el diseño de los álabes de alta presión baja presión teniendo que ser significativamente diferentes a la hora de elegir los materiales y la refrigeración a pesar de que los principios aerodinámicos y termodinámicos son los mismos.

Diseño de Alabes / Paddle Design

A paddle is a curved blade of a turbo machine. It is a part of the impeller and, where appropriate, also a part of the diffuser or distributor. The vanes deflect the air flow, or for the transformation of the kinetic energy into pressure energy by Bernoulli's principle, or to exchange fluid momentum into the moment of force on the shaft.


Un álabe es la paleta curva de una turbo máquina . Forma parte del rodete y, en su caso, también del difusor o del distribuidor. Los álabes desvían el flujo de corriente, bien para la transformación entre energía cinética y energía de presión por el principio de Bernoulli, o bien para intercambiar cantidad de movimiento del fluido con un momento de fuerza en el eje.

Estos son los triángulos de velocidades en el radio medio de la etapa de una turbina de flujo axial.

El gas entra en la fila de álabes del estator (o toberas) con una presión y temperatura estáticas p1 y T1 y una velocidad C1, se expande hasta p2 y T2 y sale con una velocidad mayor C2 de ángulo 2 α medido entre dicha velocidad y la dirección axial (a diferencia de la turbinas de vapor que se miden con respecto a la dirección tangencial).

Se toma un ángulo de entrada de los álabes del rotor tal, que se acomode a la dirección 2 β de la velocidad relativa de entrada del gas respecto del álabe, (V2); 2 β y V2 se determina restando vectorialmente la velocidad periférica de la velocidad absoluta C2 .

Después de ser desviado y, por lo común, expandido de nuevo en los conductos formados por los álabes del rotor (turbinas de reacción), el gas sale con p3 y T3, y una velocidad relativa V3 de ángulo 3 β.

Sumando vectorialmente U se obtiene la magnitud y la dirección de la velocidad absoluta del gas a la salida de la etapa, C3 y 3 α. A 3 α se le conoce como ángulo de turbulencia y, por lo general, es igual a cero en la última etapa de una turbina con el objeto de disminuir las pérdidas en el tubo de salida.

Dado que la velocidad del alabe U crece con el radio, la forma de los triángulos de velocidades variará desde la raíz a la punta del álabe. En este apartado se hace referencia a las condiciones correspondientes al diámetro medio del conducto anular y de esta forma se obtiene un promedio de lo que le sucede al flujo másico total m& al atravesar la etapa.

Este planteamiento es válido cuando la razón de radios de punta - raíz es baja, es decir, para álabes cortos, pero para álabes altos es indispensable tener en cuenta los efectos tridimensionales como se verá más adelante.

La nomenclatura es la siguiente:

C : Velocidad absoluta [m/s]
V : Velocidad relativa [m/s]
U : Velocidad del álabe [m/s]
α : Ángulo absoluto del flujo de gas [Grados]
β : Ángulo relativo del flujo de gas [Grados]
ω : Velocidad angular del rotor [rad/s]