El incremento de la eficiencia y la fiabilidad de los actuales aeromotores requiere comprender el complejo flujo aero-termodinámico en presencia de varias cascadas de álabes. En particular, las turbinas de alta y baja presión tienen un gran impacto en las prestaciones globales del motor, y la mejora de las eficiencias tan sólo es posible mediante una detallada investigación aerodinámica del flujo tridimensional no estacionario y de la transferencia de calor en la turbina. La presente tesis muestra un estudio experimental de la aero-termodinámica del flujo a través de una etapa y media de turbina, concentrándose en: el flujo aero-termodinámico en la región sobre la punta del álabe de un rotor transónico de alta presión muy cargado y la aerodinámica y la transferencia de calor en un innovador estator de baja presión con una configuración multi-perfil situado aguas abajo de la turbina de alta presión, dentro de un conducto en “S”. Instrumentación y técnicas de medida avanzadas fueron desarrolladas y utilizadas para la investigación experimental en un banco de ensayos de corta duración para turbinas donde las resoluciones espacial y temporal son ambas indispensables. El campo fluido sobre el cárter del rotor fue investigado con medidas simultáneas de transferencia de calor, presión estática y holgura de la punta del álabe usando sondas de alta velocidad para medir presión, temperatura de pared y capacitancia. La evolución temporal de temperatura adiabática de pared y coeficiente de convección fue evaluada y promediada repitiendo los experimentos para el mismo punto de operación de la turbina. Se propone un nuevo estátor para una turbina de baja presión con perfiles múltiples que, en el marco de la arquitectura de aeromotores de vanguardia, representa un diseño innovador para una turbomaquinaria compacta, más ligera y con más prestaciones. Está compuesto de álabes de reducido tamaño y otros más grandes con finalidad estructural que sirven para soportar el eje y alojar dispositivos auxiliares. La investigación se centra en el estudio experimental de las prestaciones globales y de las características aero-termodinámicas de la nueva configuración, teniendo en cuenta la interacción con el rotor de la turbina de alta presión. Los ensayos de la turbina se realizaron a tres regímenes de operación distintos en función de la relación de expansión y la velocidad de giro. La evolución temporal de la presión en la pared y del flujo de calor en la zona media radial del estátor multi-perfil y sus promedios temporales se utilizaron para caracterizar el flujo aero-termodinámico estacionario y no estacionario. Simulaciones CFD de vanguardia se utilizaron para fundamentar el análisis y el entendimiento de los complejos fenómenos que caracterizan el flujo y evaluar la eficiencia del estátor en condiciones tanto de diseño como fuera de diseño. El objetivo de la investigación fue proporcionar pautas para el diseño de futuros aeromotores y fomentar la comprensión de la física del flujo transónico en turbinas con varias cascadas de álabes a través del análisis de los datos experimentales y la comparación con los modelos computacionales. El estudio proporciona una extensiva base de datos experimental para mejorar y validar simulaciones CFD en turbomaquinaria.