¿Cómo funciona un motor a reacción?

 
El motor a reacción se basa en la tercera ley de Newton (Ley de acción/reacción).
En este caso la acción sería la gran masa de aire expulsada por el motor y esto causa una fuerza de igual intensidad pero de sentido contrario que es la reacción y que es lo que proporciona el empuje al avión.

10 Healthcare And Pharma Giants Working On Blockchain Solutions – CB Insights Research cheap injectable steroids testosterone injections vs anabolic steroids, testosterone injections vs anabolic steroids | sin compromisoEsta tercera Ley de Newton la podemos comprobar simplemente inflando un globo, dejamos la boquilla sin atar y al soltarlo se produce la salida  a gran velocidad del aire, y como consecuencia el globo se propulsa en sentido contrario.

También lo podemos hacer con líquidos, con Coca cola etc, siempre se cumplirá esta ley.

Dentro de los motores a reacción entrarían el turbofan, turbohélice, turboeje, estatorreactor, reactor puro etc… pero nos vamos a centrar en los 2 primeros que son los utilizados en aviación comercial.

¿Cómo funciona un Turbofan?
El Turbofan debe su nombre al gran Fan o ventilación (traducción literal) que en la actualidad va situado en la parte delantera del motor.

Lo que hace básicamente es absorber una gran cantidad de aire, lo acelera y lo expulsa por la parte trasera a gran velocidad para proporcionar el empuje al avión.

Vamos a ver una foto para ver mejor las partes y cómo funciona.

 

 

 

 

 

 

Fan: Es el primer componente de un turbofan.
Esta sección se encarga de acelerar el aire, para luego dividirse en 2 partes.
Una (Flujo primario) pasa por las ruedas compresoras y por la cámara de combustión.
El flujo secundario, en cambio, rodea al núcleo del motor.

Estos motores suelen tener un índice de derivación muy grande, en torno a 8/1, (llegando hasta 11/1 en el caso del Rolls-Royce Trent 1000 que monta el nuevo Boeing 787). Quiere decir que el  80% de la masa de aire que entra en el motor, pasa al rededor del núcleo (flujo secundario).
El Fan proporciona al rededor del 70%80% del empuje del motor.

Compresor: El flujo primario del aire sigue su camino pasando por el compresor.
La función del compresor es la de suministrar la correcta cantidad de aire al combustible, y suministrarla con la correcta presión y velocidad.
Se compone de varias etapas.

 

 

 

 

 

 

Cámara de combustión: Después de pasar por el compresor el flujo primario continúa su recorrido pasando por la cámara de combustión.
Lo primero que se produce en la cámara de combustión, es una disminución de la velocidad del aire, ya que si no sería imposible producir la combustión. Sería como encender una cerilla en medio de un tornado.

Aquí el queroseno es inyectado continuamente, mezclándose con el aire y produciéndose una combustión continua.
Parte del aire del flujo secundario (el que no pasaba por el núcleo) se utiliza para refrigerar la cámara de combustión. En la imagen inferior podéis ver como se mezcla el aire del flujo secundario para bajar la temperatura de la cámara de combustión y refrigerar el aire que después irá a la turbina.

En la cámara de combustión se alcanzan temperaturas muy elevadas que pueden llegar a los 1.700ºC.

Nota: En la cámara de combustión están instaladas las bujías, pero estas solo se encienden al arrancar el motor o en determinadas circunstancias del vuelo, para asegurarse de que no se apaga la llama.
En condiciones normales no es necesario, ya que la combustión es continua.

Turbina: La función de la turbina es transformar la energía de presión y la cinética del aire en energía mecánica para mover el Fan y las diferentes etapas del compresor.
La turbina va a funcionar como un molinillo. Es decir los gases van a pasar con velocidad y presión por la turbina y la van a mover, y la turbina va a mover al Fan y a las ruedas compresoras, ya que está unida a un eje con las mismas.
Nota: Algunos motores como el famoso Pratt & Whitney PT6 giran libres, sin estar todo unido por un eje.

Tobera de escape: Por último los gases salen por la tobera de escape acelerando más su velocidad, al ser esta convergente.
Para motores con flujos supersónicos, la tobera será convergente divergente o bien podrá cambiar su forma, adaptándose dependiendo de la velocidad de salida de los gases.
Esto es así, ya que los gases se comportan diferente a velocidades supersónicas, y para poder acelerarlos necesitaríamos una tobera convergente divergente como las de los transbordadores espaciales.

Os dejamos un vídeo en que que se ven las partes internas del motor.

[wp_ad_camp_1]

 ¿Por qué suena un motor a reacción?
El ruido en un motor a reacción se produce por 3 componentes, el compresor, la turbina y el chorro del escape.
De estos tres el más fuerte es el del chorro del escape.
El ruido del chorro de escape se produce por la turbulencia producida por la mezcla exterior de los gases de escape con la atmósfera y aumenta cuanto mayor sea la velocidad del flujo de salida de los gases.

Este ruido se puede reducir aumentando el régimen de mezcla de los gases con la atmósfera.
Una de las formas para ello es aumentar el área de contacto de los gases con la atmósfera haciendo una especie de lóbulos o dientes de sierra en las toberas.

Un ejemplo de esto lo podemos ver en el diseño de las toberas del Boeing 787.

 

 

 

 

 

¿Cómo funciona un Turbohélice?
El motor Turbohélice es muy similar al Turbofan.
Uno de los cambios más importantes es que sustituimos el Fan por una hélice, pero el funcionamiento es casi el mismo.

 

 

 

 

 

 

 

En el motor Turbohélice también tenemos una caja de engranajes que sirve para disminuir la velocidad de la hélice, ya que perdería rendimiento al alcanzar la hélice velocidades de giro super sónicas.

¿Qué ventajas o inconvenientes tiene un Turbofan vs Turbohélice?
Pues bien, cada uno tiene sus ventajas, depende para que se le vaya a dar uso al avión.

Características del Turbohélice

• El motor es capaz de desarrollar alto empuje a bajas velocidades. Por lo que los aviones turbohélice son buenos para despegar con gran carga en pistas cortas.
• Menor consumo específico de combustible. Quiere decir que necesitamos menos combustible para obtener la misma potencia que el turbofan.
• Menor velocidad de vuelo.
• Diseño más complicado y más pesado que el turbofan.

El motor turbofan obtiene su mínimo consumo a grandes altitudes de vuelo, por lo que no sería un buen motor para hacer vuelos muy cortos, ya que no nos daría tiempo a alcanzar la altitud óptima. Por eso los aviones de vuelos regionales suelen ser turbohélices, ya que tienen un mejor consumo a altitudes menores.

No os confundáis al ver un avión de hélice, pensando que tiene un motor alternativo (como un coche) ya que casi todos los aviones comerciales que veáis serán Turbofan, o si tiene hélices Turbohélice.

Como ejemplo de Turbohélice os dejamos la foto de este bonito y moderno ATR 42 600

 

 

 

 
¿Gira un turbofan al revés para frenar?
NO. Al contrario de lo que mucha gente piensa, al aterrizar no gira el motor al revés para frenar el avión. El motor gira siempre hacia el mismo sentido.
El motor tiene un sistema que es la «Reversa», y que ayuda a frenar el avión.
Este sistema lo que hace es desviar los gases hacia delante, por medio de unas compuertas, y de esta manera ayuda a frenar el avión.
De todas maneras dedicaremos un post entero para hablar de las reversas, los tipos que hay y cómo funcionan.
[wp_ad_camp_1]