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PRINCIPIOSBASICOSDEFUNCIONAMIENTODELMOTORDEREACCION.LEYESFISICASDELMOVIMIENTO:LapartedelaMecnicaqueestudialarelacinentrelasfuerzasylosmovimientosqueprovocanse

denominaDINMICA.

LaDinmicasebasaentresPrincipiosfundamentalesquefueronenunciadosporIsaacNewton:

1. PrincipiodeInercia(PrimeraLeydeNewton):Paramodificarelestadodereposoomovimientodeuncuerpo,partculaogrupodepartculasesnecesarioaplicarleunafuerza.

2. PrincipiodeProporcionalidadentrefuerzasyaceleraciones(SegundaLeydeNewton):Lafuerzaqueactasobreuncuerpo,partculaogrupodepartculasesigualasumasamultiplicadaporsuaceleracin.Tambinseconocecomoprincipiodeigualdadentrelafuerzaqueactaylavariacindelacantidaddemovimiento(momentum)conrespectoaltiempoqueproduce.

3. PrincipiodeAccinyReaccin(TerceraLeydeNewton):Atodafuerzaseoponeotraigualydesentidocontrario.Cuandouncuerpo(partculaogrupodepartculas)interaccionaconotrocuerpo(partculaogrupodepartculas),lafuerzaque ejerceelprimerosobreelsegundoesigualydesentidoopuestoalaqueesteejercesobreelprimero.

MECANISMODELAPROPULSION:Paraqueuncuerposeacelereesnecesarioaplicarleunafuerza(porlaSegundaLeydeNewton)ydebeexistirotrocuerpoalqueleapliqueunafuerzaigualycontraria(porlaTerceraLeydeNewton).

Sicomoconsecuenciadelafuerzaaplicadasobreelcuerpo(avin)estesedesplazaenunadeterminada

direccin,

debe

haber

otro

cuerpo

(gases

de

escape

de

motor)

que

lo

haga

en

sentido

contrario.

Seconsiguequehayaunafuerzaaplicadasobreelavin(porelmotor),yquehagaaceleraraestey/ovencerlaresistenciaaerodinmicaqueleoponelaatmsferaenquevuela,mediantelavariacindelacantidaddemovimientoqueelmotorimprimealosgasesqueloatraviesan.

MOTORESYPROPULSORES:Losdistintossistemasempleadosparahacermovercualquiermvildisponenparahacerlodemotorydepropulsorque,generalmente,seencuentranbiendiferenciados.

Elmotoreselencargadodeextraerlaenerga(qumica)contenida enlafuentequelacontiene

(combustible)

y

transformarla

en

energa

mecnica

(que

puede

ser

un

par

de

fuerzas,

par

motor,

en

el

eje

delpropiomotor).Elpropulsoreselencargadodetransformaresaenergamecnicaproporcionadaporelmotorenenergacintica(demovimiento)delmvil.

Enelautomvilelmotorseencargadeextraerlaenergadelcombustible(gasolinaogasoil)ytransmitelaenergamecnicaalpropulsorquesonlasruedasmotricesdelcoche.Elparmotorenlasruedasseconvierteenenergacintica(movimiento)delcoche.

Enelcasodelferrocarrilelctricosumotoreselencargadodetransformarenparmotor(mecnico)laenergaelctricaquerecibedelacatenariaytransmitrselaalasruedasmotricesdelalocomotora(propulsor).

Lahlicedelbarcoodelavineselpropulsorenambosmediosdelocomocin.

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Solamentelosmotoresareaccinusadosenaviacinsonalavezmotoresypropulsores(motopropulsores),yaquetransformandirectamentelaenergaqumicacontenidaenelcombustibleenenergacinticadelchorrodegasesquesaledelmotoryqueeselquepropulsaalavinensentidocontrario.

SedenominanGruposMotopropulsoresalosformadosporlacombinacindeunMotor(generadordeenerga)yunPropulsor(encargadodeejercerlafuerzadepropulsin).EselcasoporejemplodelosTurboejesenqueelmotorturboejeseencargadegenerarlaenergaparamoverlastransmisionesysonlosrotoreslosencargadosdepropulsaralhelicptero.

Losmotoresdereaccinseclasificanenautnomosynoautnomos.Losprimeros,comolosmotorescohete,llevanabordotodaslasespeciesqumicasnecesariasparaproducirlacombustin.Lossegundossolollevanelcombustibleyeloxidante(oxgeno)necesariolotomandelmedio(atmsfera)enqueoperan.

PROPULSIONPORREACCION.ELMOTORDEREACCIONPRINCIPIODEFUNCIONAMIENTO:Sedenominanmotoresdereaccinalasmquinastrmicasquetransformanlaenergadelospropulsantes(combustibleyaireatmosfrico)enenergacinticadelchorrodegasesquelasatraviesan.Eseesprecisamentesuprincipiobsicodefuncionamiento.

EnrealidadnosestamosrefiriendoalosmotoresdereaccinNOAUTONOMOS,esdecirdelosqueprecisandelaireatmosfrico(oxidanteocomburente)delambienteenqueoperanparareaccionarqumicamenteconelcombustiblequeelmismotransporta.Esteeseltipodemotordereaccinqueseusaenaviacinyalqueentodolosucesivonosvamosareferir,sibiendebemoshacernotarqueexisteotrotipodemotoresdereaccinquesonlosAUTONOMOS(aquellos,comolosmotorescohete,quenonecesitantomarningnelementodelambienteenqueoperanpararealizarlareaccinqumicaquelospropulsaportransportar

con

ellos

mismos

todo

lo

necesario).

EnaviacinseusanmotoresNOautnomos.Aunqueexistenmotoresdereaccinnoautnomosdeotrostipos(estatorreactoresopulsorreactores),enaviacincasiexclusivamenteseusanlosTurborreactores,quesonlosmotoresquecomprimenelairequeadmitenmedianteunturbocompresor.TodocuantoveamosacontinuacinsereferiralosTurborreactores,aunquelesllamemosmotoresdereaccin.

LoselementosbsicosdetodoTurborreactor,yendodeadelantehaciaatrsenelmismosentidoenqueloatraviesanelaireylosgasesdelacombustin,son:conductodeadmisin,seccindecompresin,difusorprecmara(s),cmara(s)decombustin,seccindeturbinaytoberadeescape(salida).

Laformacomoseproduceelfuncionamientodeunmotordereaccines:

Elairequeincideenlaentradadelmotorsecomprimedebidoasuvelocidad,yporlaformadivergentedeel,enelconductodeadmisin(deentrada)delmotorantesdeentrarenelcompresor.

El(los)compresor(es),movido(s)atravsdeeje(s)interno(s)porla(s)turbina(s),medianteelsuministrodetrabajo,elevanconsiderablementelapresindelairequehabaentradoenel.

Elairecomprimidoesdeceleradoconvenientementealpasarporeldifusorprecmara(s)antesdeserintroducidoenla(s)cmara(s)decombustin,dondemezcladoconvenientementeconelcombustiblequeesinyectadoenella(s)hacearderaesteaunapresinprcticamenteconstanteperoelevandoenormementelatemperaturadelosgasesresultantesporelcalorgeneradodurante

lacombustin.

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Losgasesdecombustin,aunaelevadapresinytemperatura,sehacenpasarporla(s)turbina(s)dondeparcialmenteseexpansionan,extrayndolesaseltrabajonecesarioparamoverel(los)compresor(es),losaccesoriosdemotoryavinconectadosmecnicamentealmotory,ensucaso,lahliceoelejedepotenciaconectadosalmismo.

Finalmentelosgasesdeescapeseterminandeexpansionarenlatoberadesalidadondeseaceleranyseacabadeincrementarsuvelocidad(energacintica).Elincrementodecantidaddemovimientodelosgasesdeescaperespectoalaquetenaelairequeentrenelmotoreselresponsabledeproducirlafuerzadeempujeconqueelmotorpropulsaalavin.

LaadmisinylaseccindecompresinconstituyenlaZonaFra(ColdSection)delmotoryCmara(s)decombustin,seccindeTurbina(s)yToberaeslaZonaCaliente(HotSection)delmotor.

Elprocesotermodinmicomedianteelcualelmotordereaccinrealizaelfuncionamientodescritosepuederepresentarmedianteelciclo(BRAYTON) representadoenlaFig.1.

Enlamencionadafiguraserepresentantantoelciclotericocomolaaproximacindelcicloreal(prctico)quellevaacaboelmotorsobreelaire/gasesqueloatraviesan.Lascaractersticasdelciclo(terico),yaproximadamentelasdelcicloreal,son:

01:Compresin(adiabtica,sinadicindecalor)hastalaentradaenelcompresor(incluyendolacompresindentrodelconductodeadmisindelmotor).

12:Compresin(adiabtica)enel/loscompresor(es)ydifusorprecmara(s).

2

3:

Combustin

a

presin

constante

en

cmara(s).

34:Expansin(adiabtica)enlaseccindeturbina(s). 45:Expansin(adiabtica)finalenlatoberadesalida. 50:Exclusivamenteidealyaefectosdecompletarelciclo.Significaquelosgasesdeescapesehandevueltoalaatmsferayportantosupresinserlaatmosfrica.

AefectosexclusivamentecomparativosconloquepasaenunmotoralternativoserepresentanenlaFig.2tantoelciclodelmotordereaccin(BRAYTON)comoelquetienelugarenelmotoralternativo(OTTO).

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COMPONENTESYSISTEMASDELMOTORDEREACCION:Sehanenunciadoyaloscomponentesprincipalesdeunmotordereaccin,enelsentidoenquesonrecorridosporelairequeentraenelmotor,peroveamosahoraconmsdetallecomorealizanelfuncionamientoquetienenasignado,comoseintegranentresiyqueotrossistemassonnecesariosparacompletarelbuenfuncionamientodelmotorcompleto:

a)ConductodeAdmisin(deentrada):

Sibientcnicamenteespartedelavintieneunagraninfluenciaenelfuncionamientodelmotor,porloqueseanalizacomounapartemsdelmismo.

Debealimentaralmotorconlacantidaddeairequeestenecesita,conlasmnimasperturbaciones(sinturbulencia),conlamenorcantidaddeprdidasinternasporrozamientodelaire, conlamayorrecuperacindelapresindinmica (porefectodelavelocidadconqueelaireentraenelconducto)paratransformarlaenpresinalaentradadelcompresoryparatodaslascondicionesadmitidasdevuelodelavinyderegmenesdelmotor.

Esacantidaddeairedependerdelrgimen(r.p.m.)delmotor,velocidaddevuelodelavinydensidaddelaireenlaatmsferaenqueestvolando(altituddevuelo).

Losconductosdeadmisinsediseandependiendodelascondicionesdeoperacindelavinalqueestn

destinados

y

por

esta

causa

se

clasifican

en

Subsnicos

(para

vuelo

subsnico)

y

Supersnicos

(para

vuelo

supersnico).

LosconductosSubsnicostienenunageometrainteriorfijadivergente(enlaqueelaireseexpandeligeramente,disminuyesuvelocidadyaumentasupresinantesdeentrarenelcompresor).

LosSupersnicossondegeometravariable(paraadaptarsetantoalascondicionesdevuelosubsnicascomosupersnicas)deformaconvergentedivergente(conunazonaconvergentesupersnica,unagargantadeseparacinconlazonadivergenteenlaqueseanclalaondadechoqueatravsdelaqueelmovimientodelairepasadesersupersnicoasubsnico,yunazonadivergenteanterioralaentradaenelcompresorenlaque,yaconmovimientosubsnico,ocurreloyadichoanteriormenteparalosconductosSubsnicos).

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Cuandoelmotorestgirandoaaltasr.p.m.enelsuelo,antesdeiniciarlacarreradedespegue,estsuccionandoatravsdelconductodeadmisinelairequelerodea,porloquelapresinenelconductodeadmisinalaentradadelcompresoresligeramenteinferioralapresinatmosfricaexterior.Amedidaqueseincrementalavelocidaddelavindurantelacarreradedespeguelapresindinmicaalaentradaaumentay,aunquetambinseincrementanlasprdidasinternasporrozamientoenelconducto,lapresin

a

la

entrada

del

compresor

iguala

o

supera

a

la

presin

atmosfrica

externa,

es

decir

hay

una

recuperacin

depresinporefectodinmicoqueesunaimportantemisindelconductodeentrada.

Enresumen,hayunincrementodepresinytemperaturadelairealolargodelconductodeentradayunadisminucindesuvelocidad.

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b)Seccindecompresin:

Cuantomayorsealamasadeairequeatraviesaelmotormayorserlacantidaddemovimiento(masaporvelocidad)delosgasesalasalidadelatoberayportantomayorserelempujequeseproduce.Asuvezcuantomayorsealamasadeairequeprocesaelmotor,mayorserlacantidaddecombustibleque

podemosquemarconel,mayorserlaenergageneradadisponibleymayorposibilidadporconsiguientedeaumentarlaenergacintica(velocidad)conquelosgasesdeescapeabandonanelmotoro,loqueeslomismo,demayorempujeproducido.

Laconsecuenciadeloanterioresqueinteresaqueelmotormanejeunagranmasadeaireyparalograrloloquesehaceescomprimirelairequeentraenel.

Loscompresorescomprimenelgasmediantelaaplicacindeuntrabajomecnicoyengeneralpuedendividirseen turbocompresores(paracomprimirdeformacontinuagrandesgastosdeaireapresionesnodemasiadoelevadas)ycompresoresvolumtricos(quecomprimenpequeosgastosdeaireamuyaltapresin).

Sellamarelacindecompresindeuncompresor(odeunaetapadecompresor)alcocienteentrelapresinalasalidarespectoalapresinalaentradadelcompresor(odelaetapa).

Haydostiposdeturbocompresoresusadosenmotoresdereaccin:CentrfugosyAxiales.Haytambinuntercertipodecompresorqueesusado:elHbrido,peroesteenrealidadesunacombinacindelosdostiposanteriores,yaqueconstadealgunasetapasdecompresoraxialyunaltimaetapadecompresincentrfuga.

Ambostiposdecompresoresconstandeunaparteesttica,queestunidaasuvezoformapartedelaestructurafijadelmotor,ydeunaparterotatoriaqueestsoportadaporunejeinternoapoyadosobrerodamientos(cuyapistaexteriorsefijaenunsoportequeformapartedelaestructuradelmotor)quees

arrastrado

por

la

turbina.

COMPRESORCENTRIFUGO:

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ElcompresorCentrfugoestcompuestopor:rotorydifusor(contenidosenelcrter)yelcolectorqueeselcrtercircunferencialdemayortamaodelcompresor.

ElRotor(oimpulsor)esundiscometlicogiratorioalqueestnfijadosloslabesyqueseencuentraencerradoenelcrterdelcompresor.Elairepenetraenelcompresorcentrfugoaxialmente(endireccinparalelaalejedelmotor)yloslabesdelrotor,girandoaaltasr.p.m.,lodespidenradialmenteamayorvelocidadporfuerzacentrfuga.

ElDifusorseencuentrarodeandoalrotorensentidoradialeigualmentefijadoalcrter, estprovistodeunoslabesfijosquerecibenelaireradialmenteimpulsadoporelrotorylocanalizansuavementeytangencialmenteatravsdeunespacioentrelabesdivergentehaciaelcolector.Enesterecorridoelairepierdepartedesuvelocidad(energacintica)eincrementasupresin.

FinalmenteelColectorrecogeelflujoyacomprimidodeaireylocanalizanuevamenteensentidoaxialhacialazonadecombustin.

Haycompresorescentrfugosconmsdeunaetapadecompresin(hastatres),comoladescrita,situadasenserieycompresoresconrotores(impellers)dotadosdelabesporlasdoscaras(parapodercomprimirunamayorcantidaddeairesinincrementareldimetrodelcompresor).

COMPRESORAXIAL:

ElcompresorAxialconstaigualmentedeunrotoryunestator.Enelcompresoraxiallacorrientedeairesiguebsicamenteladireccinaxial delmotor.

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Elcompresorestformadoporunaseriedeescalones(oetapas)sucesivosensentidoaxialdelmotor,constituidocadaunodeellosporunaruedaderotoryunacoronaoanillodeestator(enesteorden).

Cadaruedaderotordeunescalndelcompresoraxialestconstituidaporunacascadadelabes(blades)ensentidoradial,espaciadosregularmenteydispuestoscircunferencialmenteencastradossobreundisco.Todoslosdiscosdelosescalonesdelrotorestnatravesadosporelejedelcompresor,unidossolidariamenteael,queeselque,arrastradoporlaturbina,leshacegirar.

Cadaanillodeestatorestformadoporunacascadadelabes(vanes)geomtricamentedispuestosdelamismaformaquelosdelrotor,peroqueseencuentranfijosalacarcasaexteriordelcompresor.

Loslabesdelrotoralgirarincrementan,debidoalefectoaerodinmico,lavelocidadtangencialdelaireysupresindinmica,esdecir,aumentansuenergacinticamediantelaaportacindeuntrabajomecnicoqueseextraedelaturbinaalaqueseencuentraunidoporeleje.Lapresinestticadelairetambinesen

cierta

medidaincrementadapor

el

rotor

debido

a

que

los

labes

estn

diseados

de

forma

que

hay

una

mayorseccinefectivadepasoentreellosalasalidaquealaentrada,haciendoporellounefectodedifusor(expansindelaire)quelaincrementa.

Acontinuacindepasarporelrotorelaireatraviesaporlacoronadelestator,dondelavelocidadtangencialquelehabacomunicadoelrotoressensiblementereducidadejandounavelocidadabsolutaalasalidasensiblementeigualalaquetenacuandoentrenelrotor(delmismoescaln).Nohaytrabajodesarrolladoenelestator,conloquelaenergacinticaqueelgaspierdealpasarporelsetransformaenpresin.

Portantoenlossucesivospasosporlosescalonesdelcompresorelairevaincrementandosupresin(ysutemperatura),manteniendosuvelocidadaxialalasalidaprcticamenteigualalaquetenacuandoentr.

Unaconsecuenciadeestoesqueelairetienemayordensidadcuantomscomprimidoest(alasalida),ocupamenosvolumen,porloqueparamantenerunavelocidad(axial)depasoconstantelaseccindepasoalasalidadebersermenorquealaentrada(labesmascortos).

c)Difusorprecmara(s):

Alasalidadelltimoestatordecompresor(denominadoconjuntodelabesguadesalida)elflujodeairetieneunavelocidadsensiblementeuniformeensentidoaxial.Esentoncescuando,antesdeentrarenlazonadecombustinpasaporunconductodivergente(Difusor)enelquesereducelavelocidadyseincrementalapresindelaire.

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LarazndeserdelDifusoresadecuarlavelocidaddelaireparasuentradaenla(s)cmara(s)decombustindetalformaquepermitaunaatomizacinadecuadadelcombustibleinyectadoenellas,unacorrectacombustinensuinterior,ascomoquelallamaquedeancladaenlazonaanteriordecmara(s)ynose

produzcaelapagadodellamaporqueestaseabarridaporlacorrientedeaire.

d)Cmara(s)decombustin:

Laenerganecesariaparahacerfuncionarelmotorseextraedelcombustiblemedianteunprocesotermodinmicodecombustinquetienelugarenla(s)cmara(s)decombustin.Laenergacalorficaqueseproduceenesteprocesoescomunicadaalflujodeaire(ygasesproductodelacombustin)queatraviesaelmotorelevandosustancialmentesutemperatura.

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Sinembargo,comosehavistoalverelciclotermodinmicodelmotor,lacombustintienelugarapresinprcticamenteconstanteylavelocidaddelgasasupasoporla(s)cmara(s)decombustintambinpermanececonstante.

Losrequisitosexigidosalascmarasdecombustinsonmuyexigentes.Algunasdelascualidadesquedebetenerunacmaradecombustinson:

Mnimaprdidadepresindelosgasesensupasoatravsdelacmaradecombustin.Laprdidadepresinenlacmarasueleserproporcionalalarelacindecompresindelcompresor.

Altaeficienciadelacombustinenlacmara.Elrendimientodelacombustinestmuycercadelaunidad(oscilaalrededorde095)ysedefinecomoelcocienteentrelatemperaturaabsolutaquelosgasesalcanzanenlacmaraylaquealcanzaranencondicionesideales.Unaaltaeficienciaenlacombustinconllevaunbajoniveldeemisindehumoscontaminantes.

Bajonivelderiesgodeapagadodellama. Lacombustindebetenerlugarcompletamentedentrodelacmara. Ladistribucindetemperaturaenlosgasesdelacmaradebeseruniforme. Latemperaturadelosgasesalasalidadelacmaradecombustindebeestaracordeconlatemperaturaqueseadmiteenlaturbinaparaqueestanosufradaosporello.

Eldiseodelacmaradebefavorecerunfcilarranquedelmotor.Lascmarasdecombustinsefabricandechapasdelgadasdemetalresistenteaaltastemperaturasyalafatigatrmica(generalmenteseusanaleacionesdebaseNquelodebaseCobaltoqueadmitenlasoldadurayposeenbuenaconductividadtrmica).Estnperforadaspornumerososorificiosyranurasparapermitirelpasodelaireatravsdeellos.

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Elairequellegaala(s)cmara(s)decombustinprocedentedeldifusorprecmara(s)sedistribuyealaentradadelascmaras:

Partedeeseairepasadirectamente(airePrimario)atravsdelinteriordelacmara,mezclndoseyatomizandoelcombustible,quellegaportubosdealimentacinalosinyectoressituadosenlapartemsanteriordelascmaras, yhacindolearder.

Otraparte(aireSecundario)circulaporlaparteexteriordelaenvueltainternadelacmara,refrigerndola,yvaintroducindosetambinatravsdelosorificiosrepartidosalolargodelaenvueltainternadelacmaraparamezclarseconlosgasesdelacombustinyrebajarconvenientementesutemperaturaantesdequepenetrenenlazonadeturbina,yaqueestaeslazonamscrticadelmotor.

Deformaaproximadaunmotorturborreactorpurodescargaenla(s)cmara(s)60partesdeaireporcadapartedecombustiblequeconsumeydeesas60partessolamente15(un25%)seutilizanparapasardirectamentealinteriordeella(s)yhacerarderelcombustible(airePrimario),yaquelaproporcinestequiomtricadelacombustinesde15partesdeaireporunapartedecombustible.Lasotras45partes

(un

75%)

de

aire

restantes

(aireSecundario)

son

utilizadas

para

refrigerar

la(s)

cmara(s)

y

rebajar

la

temperaturadelosgasesdecombustin.

Seutilizannormalmentetrestiposdecmarasdecombustin:

ConjuntodeCmarasindividuales. Cmaraanular. Cmaramixtaocanannular.

CONJUNTODECAMARASINDIVIDUALES:

Sonlasmsempleadasenmotoresdecompresorcentrfugo.Elnmerodecmarasindividualespormotoresvariable(entre5y10)ydependedeltamaodelmotorydelnmerodeinyectores.

CadacmaraestformadapordostubosconcntricoscomosemuestraenlasFigurassiguientes:

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Eltubo(ocarcasa)exteriorsirveparaconteneryaislardelexterioraltubo(oenvuelta)interior,tambindenominadotubodellama,queesdondetienelugarelprocesodecombustin.

Cadacmarainstalauninyectordecombustiblequesefijaenlaparteanteriordeltubode llamayendos(conunasolaserasuficiente,peroseinstalaendosporseguridadparaprevenirelposiblefallodeunadeellasduranteunreencendidodelmotorenvuelo)delascmarasseinstalaademsunabujadeignicin.Labujadeignicinsoloesprecisaduranteelarranquedelmotorporqueunavezarrancadoalinyectarseelcombustibledeformacontinualacombustinsemantieneporsisola.

ElairePrimariopasadirectamentealtubodellamayunapartedeelsehacepasarporunapiezaespecial(torbellinadoroswirl),querodeaalinyector,conunospequeoslabesorientadosconvenientementeparaprovocarunaciertaturbulenciaqueatomicelamezclaproducidaconelcombustiblequeaportaelinyectoryqueproduzcaunarecirculacinenlaparteanteriordeltubodellamadeformaqueestaquedeancladaenesazona.ElrestodelairePrimariohacequesecompletelacombustinenlacmara.

ElaireSecundariocirculaporelexteriordeltubodellama,refrigerndolo,yvapenetrandoporlosorificiosquetienedistribuidosalolardodeelparamezclarseconlosgasesresultantesdelacombustinyrebajarsutemperatura.

Untubointerconectatodaslascmarasparapropagarlallamadeunasaotras.

Lasventajasdeestetipodecmarassonsumejorresistenciaestructural,ligerezayfacilidaddemantenimientoalpoderdesmontarlasindividualmenteencasodefallosintenerquedesmontarelmotor.Susinconvenientessonsumenorrendimientorespectoalasanularesylaposibilidaddequeelfallodealgninyectorprovoquequeloslabesdelprimerestatordeturbinaestnsometidosadiferenciasdetemperaturasyseproduzcandeformacionesenellos.

CAMARAANULAR:

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Eltubodellamaesdeformaanularycontinuayestacontenidoentredoscarcasas:lainteriorqueloseparadelejeturbinacompresor,ylaexteriorquecontieneatodoelconjuntodelacmara.

Eseltipodecmaramasusadoenmotoresactualesdecompresoresaxiales.

Losinyectoresestndistribuidosenlazonaanteriordelacmara(ascomolasdosbujasdeencendido)yelfuncionamiento deestaesanlogoaldescritoparalascmarasindividuales

Tienenunrendimientotrmicomsaltoquelascmarasindividuales(realizandounamejorymshomogneamezclaairecombustible)yhacenelusomseficientedellimitadoespaciodisponible.Tienenunasmenoresprdidasdepresindelgasquecirculaporlacmaraascomounamejorrefrigeracindelosgasesdecombustinyunamejordistribucindetemperaturadeestosantesdeentrarenlaturbina.

Lamayordesventajadeestascmarasrespectoalasindividualesesquenosepuededesmontarsutubodellamasindesmontarelmotor,loquesuponeunmayorcostedemantenimiento.

Hayunainteresantevariantedelascmarasanulares,usadaenmotoresturbohlice(P&WPT6),quesonlasCmarasanularesdeflujoinverso.Sufuncionamientoesanlogoaldelascmarasanularesperotienelaventajadequesereducelalongitudtotaldelmotorcuandoestadimensinpuedesercrtica.Estareduccindelongitudselogragraciasalapeculiaridaddequeelflujodeaire(ygases)dentrodelacmaravaensentidocontrarioalquetieneentodoelrestodelmotoryaquedentrodelacarcasainternadelacmaradecombustinsealojatodalaturbinadeeste.

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CAMARAMIXTAOCANANNULAR:

Estetipodecmarasesusadoenmuchosmotoresturborreactoresgrandes,tantopuroscomodedobleflujo.

Estetipodecmaraesenrealidadunhbridoentreelconjuntodecmarasindividualesylacmaraanular.Dehecholaparteanteriordeestacmaraesidnticaalconjuntodecmarasindividualesyterminaconectandoalfinalconunconductoanularanlogoaldelaparteposteriordelascmarasanulares,queeselqueseencargaderecogeryhomogeneizarantesdequeentrenenlaturbinalosgasesdecombustinproducidosencadaunadelaspartesindividuales.

Setieneaqulamismaventajaqueenelconjuntodecmarasindividualesdequelaparteanteriordecadaunadelostubosdellamaindependientespuedeserdesmontadaparasumantenimientosinnecesidaddedesmontarelmotor.

Ademscadapartesimilaralascmarasindividualesesmscortaqueeraenestas,conloquelasprdidasdepresinenellas(unadelasdesventajasdelascmarasindependientes)tambinesmenor.

Tampocosetieneladesventajaquesepresentaenlosconjuntosdecmarasindividualesdefaltadehomogeneidaddetemperaturadelosgasesalasalidadelacmaracuandofallaalgunodelosinyectores,

puesto

que

esa

homogeneidad

se

consigue,

incluso

en

caso

de

que

falle,

en

la

parte

anular

de

la

cmara.

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e)SeccindeTurbina.

LafuncindelaTurbinaesconvertirpartedelaenergaquetienenlosgasesquesalendelacmarade

combustin

ylaatraviesan(expansionndoseenellacomoseindicenelciclotermodinmico)entrabajo

mecnico(alhacergirarlaparterotatoriadelaturbina)yqueseemplea,atravsdelejequelosune,enmoverelcompresoralqueestuniday,atravsdeotroejetransversalqueengranaconelejeprincipal,enmoverlacajadeaccesoriosylosaccesorios(tantodelpropiomotorcomodeservicioalavin)queseencuentranconectadosaella.Enunturborreactorbsicolaturbinaempleaenesecometidoaproximadamenteunterciodelaenergatotalquesegeneraenelprocesodecombustinenlacmara.Laenergarestanteeslaqueposteriormentesetransformarenempujedepropulsinenlatoberadelmotor.

Generalmenteenlosmotoresturbohlicesyturboejes,cuandolahliceoelejedesalidadepotencia noestnconectadosdirectamentealaturbinanica,hayunasegundaturbinaquetratadeextraerlamayorpartedelaenergaquetenganlosgasesdespusdehaberpasadoporlaturbinaquemuevealcompresory,

a

travs

de

un

eje

independiente,

transmiten

la

transmiten

en

forma

de

trabajo

mecnico

a

la

hlice

(propulsor)oalejedepotencia(enelcasodelosturboejes).

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Mdulo 14. Propulsin

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Hayquesealarquecuandoelconjuntocompresorturbinasemuevedeformaestacionariasecumplenlascondicionessiguientes:

Elgastodeairealasalidadelcompresoresigualalgastodegasesqueatraviesalaseccindeturbinamselposiblegastode airequesehayapodidosangrarenelDifusorprecmara(s).

Lasrevolucionesconquegirancompresoryturbinasolidariasonlasmismas. Eltrabajomecnicocedidoporlaturbinaesigualalqueabsorbenelcompresoryelconjuntocajadeaccesoriosaccesoriosmovidosporella(siexcluimoslasprdidasmnimasporrozamientoquepuedahaberenlosejesdetransmisinentreturbinaycompresoryentreejeprincipalycajadeaccesorios).

Ladiferenciaentrelaspresionesalaentradadelaturbinaylasalidadelcompresoresigualalasprdidasdepresinhabidaseneldifusoryenla(s)cmara(s)decombustin.

HaydostiposdeTurbinas(correspondiendoconloqueocurreenelcasodeloscompresores):CentrpetasyAxiales.

LaTurbinaCentrpetatieneunaconfiguracinsimilaralCompresorCentrfugo,peroelsentidodemovimientodelflujodegasquelaatraviesaesinverso(colectordifusorimpulsor).SeutilizansoloparapequeosmotorescomolaUnidaddePotenciaAuxiliar(APU)yenequiposaccesoriosdelavin,peronoenmotoresdereaccin.

TURBINAAXIAL:

Elflujodegasesenlaturbinaaxialsemueve,comosunombreindica,paralelamentealejedelmotor.Estconstituidaporsucesivosescalones(oetapas)formadoscadaunodeellosporunestatoryunrotor(eneste

orden

en

el

sentido

de

avance

del

flujo

de

gases).

Cadaanilloocoronadeestatorestformadoporunacascadadelabes(vanes)geomtricamentedispuestosdelamismaformaradialquelosdelrotor,peroqueseencuentranfijosalacarcasaexteriorocrterdeturbina.

Cadaruedaderotordeunescalndeturbinaaxialestconstituidaporunacascadadelabes(blades)ensentidoradial,espaciadosregularmenteydispuestoscircunferencialmenteencastradossobreundisco.Todoslosdiscosdelosescalonesdelrotorestnunidossolidariamentealejequemuevealcompresorcuandolaexpansindelosgasesalpasarporlaturbinalehacegirar(alrotor).

Enlosmotoresturborreactoresconmsdeuncompresoryenmotoresturbofanconunoodos

compresores yunfan,cadaunodeellosestunidoaunaturbinaindependientemedianteuneje.Todoslosejessoncoaxialesytambinindependientes.Enelcaso,porejemplo,dehaberdoscompresoreslaprimera

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turbinaoturbinadealtapresin(HPT)muevealcompresordealtapresin(HPC)ylasiguienteoturbinadebajapresin(LPT)muevealcompresordebajapresin(LPC).

Comovimosparaloscompresoresaxialeslaseccindepasovadisminuyendoamedidaqueelaireloatraviesa,yaquesevacomprimiendo.Enelcasodelaturbinaocurrelocontrario,laseccindepasovaaumentando,porqueelgassevaexpansionando(ocupandomayorvolumenespecfico).

Esmenorelnmerodeescalonesdeturbinanecesariosqueelqueeraprecisoparaelcompresoraxial(1escalndeturbinaporhasta5,oinclusoms,escalonesdelcompresoralquearrastra).Esdebidoaqueeltrabajomecnicoespecficoquesepuedeextraerdecadaescalndeturbinaesmuysuperioralquecada

escaln

de

compresor

puede

suministrar

al

aire

que

comprime

y

eso

es

as

porque,

aunque

sean

iguales

la

velocidadderotacindecompresoryturbinaylavelocidadaxialdepasodelfluidoporambos,ladeflexindelacorrientedegasquesepuedeconseguirenlaturbinaesmuchomayorquelaqueelcompresorpuedeimprimiralairequeloatraviesa.

Sedefineelgradodereaccindeunescalndeturbinacomolarelacinentrelaexpansin(variacindeenerga)quesufreelgasenelrotorenrelacinconlaexpansintotalentodoelescaln.Elgradodereaccindeseadoparaunaturbinaseconsiguemediantelaseleccinadecuadadelosperfilesdeloslabesderotoryestator.

LasturbinasdegradodereaccincerosedenominanTurbinasdeAccinoImpulso,esdecir,aquellasenquetodalaexpansindelgastienelugarenelestator,paraloquelaseccindepasoentresuslabes

tieneformadetoberaconvergente(esmayoralaentradaquealasalida)yelgasasupasoporellosseacelera(hastacasilavelocidaddelsonido)ydisminuyesupresinytemperatura.Alasalidadelestatorla

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corrientedegasesdeflectadaenelsentidodegirodelrotorafindequeimpacteconunngulodeataqueapropiadoconloslabesdelrotorcuandoesteestgirando.

LoslabesdelrotordelaTurbinadeAccintienenunaseccindepasoconstanteentreellos.Elgasasupasonosufrevariacionesdepresin,temperaturaovelocidadrelativa(respectoaloslabes).Elpardegiroenelrotoresproducidoporlafuertedeflexinquelacorrientedegasagranvelocidadsufrealpasarporel.

LasturbinascuyogradodereaccinesdistintodecerosedenominangenricamenteTurbinasdereaccin.Enellaslaexpansindelgastienelugartantoenelrotorcomoelestator(enmayoromenormedidaencadaunosegnelgrado).Tantoloslabesdeestatorcomolosdelrotorformanseccionesdepasoenformadetoberaconvergenteenqueelgasseacelera,seenfraysufreunacadadepresin.Ladeflexindelacorrientedelgasysuaceleracinenloscanalesdepasoentrelabesdelrotoreslacausantedecrearunafuerzadereaccin(efectiva)enelrotorqueproduceel(parde)girodelaturbina.

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Turbinadereaccinpuraeslaquetieneungradodereaccinigualauno.Esdecir,todalaexpansindelgasseproduceenelrotoryloslabesdelestatorlonicoquehacenesdeflectarydirigirlacorrientedegasenelsentidoapropiadohaciaelrotor.

Enrealidadlamayoradelasturbinasdelosmotoresactualesnotienenungradodereaccinnico,sinoqueestevavariandodelarazalextremodeloslabes.Esdecir,laformadelosperfilesysusseccionesdepasovanvariandoalolargodellabe.Enlaraz elperfildeloslabesesmsdeaccin(gradodereaccinmenor)yelgradodereaccincrecegradualmentehaciaelextremodellabe.EstetipodeTurbinassellamandeAccinReaccin.

Alasalidadelaseccindecombustinelflujodegastieneprcticamenteunadistribucinuniformedepresin,temperaturayvelocidad,peroalsalirdelprimerestatordeturbinayahemosvistoquehasidodeflectadofuertemente.La(s)turbina(s)sedisea(n)paraquealasalidadelltimorotorelflujodegashayarecuperadounmovimientoaxialuniformeantesdeentrarenlatobera,yaquedelocontrarioperderaeficiencialaexpansinenellayseproduciranindeseablesvibracionesyposiblesdaosestructuralesenesazonadelmotor.

La

uniformidad

en

la

velocidad

axial

del

flujo

a

la

salida

del

(ltimo)

rotor

se

logra

dando

una

ciertatorsin

(retorciendo)aloslabestantodelestatorcomodelrotor(elngulodetorsindeestosltimosesmayorenelextremodellabequeenlaraz)conloqueeltrabajoextradodelflujouniformedegasprocedentedelacombustinesigualencualquierposicinalolargodellabe.Estoprovocaquehayavariacionesdevelocidadypresin(tambindetemperatura)alolargodeloslabesentrelaentradaylasalidadelaturbinacomoesquemticamentesemuestraenlasFigurassiguientes:

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Lamayorpresinenelextremodellabedelrotor(alaentradaenel)reducelasprdidasqueseproduciranhaciaafueraporfuerzacentrfuga,mejorandoaselrendimientodellabe.Tambinsereducenlasprdidasdepresinporelextremodellabedelrotormediantelabesquetienenunespeciedesombrereteoplacadeapoyoenelextremo(shroud).

Lasplacasdeapoyodetodosloslabes(apoyados)engarzanentresiformandounaespeciedeanilloquelosrodeayevitaademsengranmedidalavibracindelosextremosdeloslabes(presenteenloslabesenvoladizo),aunquenoseutilizansisetratadelabesfuncionandoensituacinmuycrticayaquelaplacadeapoyoaumentaconsiderablementelosesfuerzosporfuerzacentrfugaaqueestsometidalarazdellabe.

Los

labes

de

turbina

estn

sometidos

a

los

mismos

esfuerzos

(flexin,

traccin

y

esfuerzos

secundarios

debidosadesalineacindeloscentrosdegravedaddelosperfilesdellabe)queloslabesdecompresor.Peroademsloslabesdeturbina(tantodeestatorcomoderotor)estnsometidosalosesfuerzosoriginadosporlasaltastemperaturasalasqueoperan(esfuerzosdetermofluencia)yqueoriginanfallosespecficosdeestoselementospor:

Fluenciadelmaterial(deformacinprogresivadebidaalacargaaerodinmica). Fatigatrmica(motivadaporlasfuertesvariacionesdetemperaturaaqueestnsometidosquedaorigenalaaparicindegrietas).

Corrosinyoxidacin. Agravamientodelosesfuerzosdebidosafuerzascentrfugasyvibraciones.

Lazonamscrticadeloslabesdelrotordeturbinaessuencastreconeldisco(quesueletenerlaformadecopadeabeto),perosisetratadelabesapoyadosademslapuntaextremadellabe.

Lastcnicasdesarrolladasparapaliarlosefectosdelaaltatemperaturadeoperacindeloselementosdeturbinasebasanensurefrigeracin(automtica)medianteairesangradodelpropiomotor(desdeetapasintermediasdelcompresorhastadelflujosecundariodecmara(s)decombustin).Elairesangradosecanalizaporpasajesenelinteriordelmotorhastaelinteriordeloslabes(tantodeestatorcomoderotor),queestndotadosdehuecosinternosafindedejarpasaresteairederefrigeracin yqueesdevueltoalacorrientedegasdelaturbinaatravsdeorificiosdesalida.

Losmtodosderefrigeracinempleadosson:

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Conveccin. Conveccinforzada. Pelcularefrigerante. EnfaseandedesarrolloestlarefrigeracinporTranspiracin(labesporosos).

Losmaterialesempleadoseneldiseoylafabricacindeturbinadebenresponderalascondicionesenqueoperan(lazonamscrticadetodoelmotor):

Alabesdeestator:Materialesresistentesaaltastemperaturas,alaoxidacincorrosinyalchoquetrmico.Sonaleccionesdemoldeodebasenquelocobaltoyproteccincermica.

Alabesderotor:Materialesquesoportenlacombinacindetemperaturacargamsaltadetodoelmotoryqueportantonoseanafectadosporlosfenmenosdetermofluencia.SeusansuperaleacionesdebaseNquelCromoconCobalto,hierroydiversosaditivosms(Nimonic).Ademsdelarefrigeracindelabesyadescritaelempleodeotrastcnicasmetalrgicasdefabricacindelabesderotorhanposibilitadounamejorasustancialdecomportamientoantelasexigentescondicionesdefuncionamiento,yeststcnicassonlasolidificacindireccionalyloslabesmonocristal.

Discosdeturbina:Tienenquesoportardiferenciasdetemperaturadehasta300Centreelcentroylaperiferia.Seutilizandesdeaceros inoxidables(austenticos)conadicindemolibdenooniobioquetienenbuencomportamientoamuyaltastemperaturas,hastasuperaleacionesdehierrocromonquelqueresistenelevadosesfuerzosaaltatemperatura.Otrasaleacionestambinusadassondenquelcromocobaltoconadicindealuminioytitanio(eje.:Waspaloy).

Crterdeturbina:Seempleanacerosinoxidablesresistentesaaltastemperaturas.e)Toberadesalida.

Enlosturbohliceslamayorpartedelaenergadelosgasessehatransmitidoalahlice(propulsora)desdelaturbinaysolounpequeoremanentequedaenlosgasesdeescapeysucontribucinalapropulsin(medianteempuje)esmuypequea.

Lamisindelatoberadesalidaenlosturborreactores(tantopuroscomodedobleflujo)esdescargarlosgasesdesalidadeturbinaalaatmsferaalavelocidadyenladireccinadecuadaparaproducirelempujeresultante,esdecir,expansionarlosgasesdesalidahastalapresinatmosfricaparatransformarlaenergatotalquetienenalasalidadelaturbinaenenergacinticadelchorrodeescape.Latoberaes,pues,elrganopropulsordelmotordereaccin.

Portantoenunatobera,alrevsqueocurreeneldifusor,setransformapresinenvelocidad.Lapresin(ylatemperatura)delosgasesdisminuyenalolargodelatobera,mientrasquesuvelocidadaumenta.

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Lascondicionesquedebecumplirunatoberason:

Laexpansindelosgasesdeberealizarsecompletamenteenlatobera. Nodebehabermovimientorotatorio(velocidadtangencial)enlosgasesdesalida. Ladireccindelmovimientodelosgasesdebeseraxial.

Lastoberasquecumplenconlascondicionesdadaspuedenserdedostipos:

Convergentesusadasparavuelosubsnico. Convergentesdivergentesparavuelosupersnico.

Realmenteenlaconstruccindeunatoberadeescapepodemosdistinguirdospartesbiendiferenciadas:

Colectordeescape:Esparteintegrantedelmotor.Supestaaanteriorsefijaalapestaaposteriordelaturbinaeincluyeelconodesalidaqueseunemediantemontantesfuselados(llamadosstrutseningls)alacarcasaexteriorypuedealojartambinelcojinetedeapoyoposteriordelejedeturbina.

Tobera(propiamentedicha):Seconsideraparteintegrantedelavin,aunque,comoyapasabaenelconductodeadmisin,sudiseoyfuncionamientoinfluyesobremaneraenelfuncionamientodelmotorcompleto.Latoberasefijaalapestaaposteriordelcolectordeescapedelmotoryconstadeuntubodesalida(jetpipe),queenlastoberascortasnoexisteyaquesumisinexclusivamenteesconectarconlazonapropulsoradelatobera,ydelatoberapropulsora(exhaustnozzle),quepuedeserconvergente(fijaodereadesalidavariable)oconvergentedivergente(conreadesalidavariable)yqueesatravsdelacuallosgasesdeescapedelmotorsalenalaatmsferayproducenelempuje.

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Laaltavelocidaddesalidadelosgasesdelaturbina(puedeestarentre230y370m./seg.)provocarafuertesprdidasdepresinporfriccinenlatobera.Paraevitarlosedeceleraelflujodegasesmedianteunaexpansinalentrarenlatobera(entrelasalidadeturbinayelextremofinaldelconodesalidalaseccindepasoaumenta,esdivergente).Asseevitatambinlaposiblerecirculacindegasescalienteshacialaturbina.Porsupartelosmontantesfuselados(struts)delconodesalidaenderezanlacorrientedegasesensentidoaxial,eliminandolavelocidadresidualdegiroquepudieranteneralsalirdelltimorotordeturbinayreduciendoconellolasprdidasdepresinporestacausa.Apartirdelextremodelconodeescapeydeltubodeescape(siexiste)laseccindepasosehaceconvergente,elgasincrementasuvelocidad.

TOBERACONVERGENTE:

EnunatoberaConvergente,sielgradodeexpansinenella,queeslarelacinentrelapresintotalalasalidadelaturbinaylapresinatmosfricaexterior,esinferioralvalorcrtico(185)enqueelNdeMachalcancelavelocidadlocaldelsonido(1)elgassemoverentodalatobera,hastaelreadesalidaqueessuseccinmnima,enrgimensubsnicoylapresinalasalidadelatoberaesigualalaatmosfrica.Estonormalmenteocurrecuandoelmotoroperaabajorgimen(bajoempuje).

Alaumentarelrgimendelmotor,yportantolapresintotalalasalidadeturbina,sepuedealcanzarel

valor

crtico

del

grado

de

expansin

en

la

salida

de

la

tobera

(nozzle

chocked)

en

que

se

llega

a

la

velocidaddelsonido(NdeMach iguala1).Seformaunaondadechoquealasalidasibienlapresinalasalidadelatoberasiguesiendoigualalapresinatmosfrica.

Sicontinaaumentndoseelrgimendelmotor(sigueaumentandolapresintotalalasalidadeturbina)sealcanzaungradodeexpansinenlatoberasupercrticoylaondadechoquequesehaformadoalasalidaimpidequeelchorrodegascontineacelerndose(elNdeMachallsiguesiendoiguala1),perolapresinestticaalasalidadelatobera,inmediatamenteantesdelaondadechoque,sehacemayorquelapresinatmosfricayestohacequehayaunmayorempujedelmotordebidoaestamayorpresinalasalidaquesesumaalempujenormaldebidoalincrementodecantidaddemovimientodelosgasesalasalidadelmotorrespectoalairequeentraenel.

SinembargoenunatoberaConvergentequefuncioneconungradodeexpansinsupercrtico,cosaquenormalmenteocurreenmuchasfasesdeoperacindemotoresconaltasrelacionesdepresiones,sepierde

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laposibilidaddeutilizarlaenergadisponiblealseguirexpansionandoyaumentandolavelocidaddelchorrodegaseshastalapresinatmosfrica.PorelloconestetipodemotoresyparavuelosupersnicoesmsconvenientelautilizacindetoberasConvergentedivergentes.

TOBERACONVERGENTEDIVERGENTE:

Enfuncindecualseaeldominiodevueloenqueopereelavinenqueseinstalesunmotordealtarelacindepresionespuedeserventajoso(tantomscuantomayorseaelNdeMachdevuelodelavin)

dotarle

de

una

toberaconvergentedivergentepara

tratar

de

aprovechar

esa

energa

remanente

prdida

dequehablbamosenelprrafoanterior.Seutilizalapresintotalqueanconservaelchorrodegasesalalcanzarlavelocidaddelsonidoenlazonamsestrechadelatobera(garganta)paracontinuarexpandindolo(aumentandosuvelocidadyaenrgimensupersnico)enlazonadivergentedelinteriordelatoberaeincrementaraselempuje,comomuestraalFig.31,aconsecuenciadelareaccinresultante(ensentidoaxial)queelincrementodecantidaddemovimiento(velocidad)delchorroejerce,comounafuerzadepresin,sobrelaparedinternadelazonadivergentedelatobera.

Unatoberaconvergentedivergenteconelreadesalidafijaseconsiguequefuncioneconefectividadsoloenunmargenestrechodeltotaldelascondicionesdeoperacindelavin,porloqueserecurredotaralatoberadeunreadesalidavariableparaconseguirquemantengaunequilibriodepresinytemperaturayfuncioneconefectividadentodaslascondicionesdeoperacin.Enrealidadlaventajaobtenidadeestaformaarrastralacontrapartidadeunmayorpesodelatoberaydelmotorporloque,enlaprctica,estasolucinsereservaparalosmotoresconpostcombustinqueseoperanenvuelosupersnico.

Laformamseficientedeoperarmotoresconpostcombustindotadosdetoberaconreadesalidavariableesconseguirqueestavaredeformaautomticaalcambiarlascondicionesdelflujodegasesatravsdelmotor,porloqueciertosmotoresdealtasperformancesestndotadosdeunatoberaconvergentedivergentecuyafrontera(forma)escontroladamedianteunapareddeaire(secundario)envolvente.

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Elpostcombustorestdotadodedosconjuntosdeflapssolapadosquegobiernanelreadesalidadelflujoprimarioydelsecundariorespectivamente.LaaperturaocierredeestasreasseejercemoviendolosconjuntosdeflapsmedianteactuadoreshidrulicosgobernadosautomticamenteporelControldeCombustibleElectrnico(EEC)delmotorenfuncindelascondicionesdevuelodelavinydeoperacindelpropiomotor.Elconjuntodeflapsdelflujoprimariodimensionaelreadepasoparaconseguirquesealcanceenellalavelocidaddelsonido.Apartirdeesepuntoelflujodegases(primario)tratadeexpandirseentodasdirecciones,peroentonceseselflujosecundariogobernadoporelotroconjuntodeflapselquelimitaradialmenteesaexpansinparaconformardeestaformaunconductoefectivodeformadivergenteenqueelchorrodegas(flujoprimario)incrementasuvelocidad(yelempuje)enrgimensupersnico.

TOBERASENMOTORESDEDOBLEFLUJO:

Mencinespecialacomoestetipodemotoresresuelveelproblemadeeyeccindegases(calientes)yflujodeairesecundario(fro)paraproducirempuje,yqueporsimismasexplicanlaformadehacerlo,sedaenlasFigurassiguientes:

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Enmotoresdebajondicedederivacin ambosflujos(primarioysecundario)seeyectanalaatmsferamezclados(pormediodeunmixer)antesdesalirdelatobera(verFig.38).Sinembargoparamotoresdealtondicedederivacinexistendosposibilidades(verFig.39):

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Quetantoelflujodegasesprimariocomoelsecundariosalganalexteriorcoaxialmenteatravsdesupropiatobera(sinmezclarseanteriormente),diseadacadaunadeellasparafuncionarconlaeficienciaptimaenlascondicionesnormalesdeoperacin.

Quehayaunmezcladoparcialdegasescalientes(primario)yairefro(secundario)antesdesaliralaatmsferaabasedeextenderlatoberadeflujosecundariodeformaquecubreparcialmentetambinlasalidadelprimario(conestounaciertamejoraenlaeficienciadelconjuntodeambos).

f)Cajasdeaccesorios.

Proporcionanelmovimientonecesario(potencia)alasunidadesqueproporcionanpotenciaalossistemashidrulico,neumticoyelctricodelavin,ascomoavariasbombasysistemasdecontrolparaunaeficienteoperacindelpropiomotor(comoeselpropiostarterdelmotor).

Lapotencianecesariaparaarrastrartodoeseconjuntoesobtenidamedianteunejeradialy/oconjuntodeengranajesdelejeprincipalturbinacompresor(deHP)delmotor,biendirectamenteoatravsde unacajadeengranajesintermedia.DiversassolucionesdecmoextraeresapotenciaseesquematizanenlaFig.40

y

algunas

soluciones

mecnicas

de

como

acoplar

el

eje

radial

(de

extraccin)

al

eje

principal

se

muestran

en

laFig.41.Enocasionesnotodoelservicionecesariosepuedeacoplaraunasolacajadeengranajes,porloqueesnecesarioinstalarunacajadeengranajesauxiliarqueextraelapotenciaquenecesitaparamoverlosaccesoriosinstaladosenelladelacajadeengranajesprincipal.

Laposicinenqueseacoplalacajadeengranajesprincipalalmotordependedelageometradeambosydelaaccesibilidadqueconvengadarle.Normalmentelacajadeengranajesseanclaenlaparteinferiordelcrterdecompresordelmotor(enlosmotoresdehelicpteroestinversamenteenlapartesuperior).Enmotoresturbofangrandesestpicalainstalacindelacajadeengranajes(conformacaractersticadebanana)ancladaalaparteinferiordelcrterdefandelmotor.LaFig.42ilustraunadisposicintpicadecajadeengranajesprincipalydelosdistintosaccesoriosconectadosaella,siendosignificativaslasdosseccionesenquesedivideagrupandoencadaunadeellaselarrastredelosaccesoriosquenecesitanpocapotenciamecnicayenlaotraaquellosquerequierenaltapotencia.

Lapotenciatotalqueesnecesariaparaarrastrartodoslosaccesoriosdependeencadacaso.Deunmotorturbofandealtondicedederivacinpuedesernecesarioextraerdelordende400o500HPconesefin.Cadatrendeengranajesestadiseadoparaproporcionaracadaaccesorioenelejedeconexinelparmotorylavelocidaddegiroquenecesitaparasucorrectofuncionamientoenfuncindelasr.p.m.delmotoryenalgncaso,comoeseldelosgeneradoreselctricosdeACquenecesitanfuncionarargimenconstante,seintercalaunaccesoriocomolaCSD(ConstantSpeedDrive)queproporcionaunavelocidaddegiroconstanteindependientedecualsealavelocidaddegirodelmotor.

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Losmaterialesdefabricacinylaprecisintantodecrterescomodeejesyengranajesestndeacuerdoconlafiabilidadexigibleaunconjuntodesistemasvitalparaelsegurofuncionamientotantodelpropiomotorcomodelavin.Ejemplodeelloesqueelejedeconexindedeterminadosaccesoriosalacajadeengranajesesfusible,deformaquesielaccesoriofalla(segripa)eseejeserompe(secizalla)paraimpedirquetodoeltrendeengranajesdelacajayelrestodelosaccesoriosconectadosaelseveaafectado.Estoltimonoocurresinembargoenaccesoriosprincipales,comolasbombasdeaceite,yaquesonvitalesparaelfuncionamientodelmotoryencasodecualquierfallosenecesitarapararinmediatamenteelmotor.

g)Sistemadelubricacin.

Elsistemadelubricacindelmotorproporcionalubricacinyrefrigeracinatodoslosengranajes,rodamientosyestriados.Escapaztambinderetenermateriasextraasque,decircularlibrementeporelcircuitodelubricacinyacabarenunalojamientodecojineteocajadeengranajes,podranprovocarunrpidofallo.Elaceiteusadodeberealizarlatareadelubricacinsinsignificantedeterioroysercapazdeprotegerloselementoslubricadosfabricadosconmaterialesquenoseanresistentesalacorrosin.Elsistemadelubricacindelosturbohlicessediferenciaalgodelosdeotrosmotoresdereaccindebidoalasfuertescargassoportadosporlosengranajesdelacajareductoradelahlicequedebelubricar.

Lamayoradelosmotoresdereaccinposeensistemasinternosdelubricacinconrecirculacindeaceitequeesdistribuidamediantepresinalospuntosdelmotorquesenecesitalubricarydespusesdevuelta

aldepsitoacumuladormediantebombas(oporgravedad).Solopequeosmotoresusadosenaplicacionesespecficasconcortosperiodosdeutilizacin(motoresBoosterodesustentacinvertical)no

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usanlarecirculacinyelaceiteusadoenlalubricacinseeliminadrenadoalexterioroeyectadoenlacorrientedegasdelmotor.

Seusanbsicamentedossistemasdelubricacinconpresindeaceiteyrecirculacin,sibienelsegundodeellostambinsepuedesubdividircomosigue:

Sistemadelubricacindecolectorhmedo(wetsump). Sistemadelubricacindecolectorseco(drysump)

o Detanquecaliente(hottank).o Detanquefro(coldtank).

Sistemadevlvulalimitadoradepresin(pressurereliefvalve). Sistemadeflujototal(fullflow).

En

el

sistema

de

lubricacin

de

colector

hmedo

el

aceite

es

distribuido

presurizado

a

los

cojinetes

del

motoryalacoplamientodelrotordeturbina,peroretornaporgravedadalcarterdelacajadeengranajesdeaccesorios,quesirveademscomodepsitoacumuladordeaceite,yesosengranajesselubricanporchapoteo.Hoydaestesistemahacadoendesusoysoloseusaenpequeosmotores(comoAPU).Losmotoresactualesenqueeldepsitodeaceiteesunaparteintegraldelmotor,peroqueelretornodelaceiteaelsehacemediantebombasderecuperacin,nopuedenserconsideradoscomodecolectorhmedo.

Enlossistemasdecolectorseco(lacasitotalidaddelosusadosactualmente)elaceiteusadoenlalubricacinrefrigeracindecojinetes,estriadosyengranajesdemotorycajadeaccesoriosesrecogidomediantebombasderecuperacin(scavengerpumps)parallevarloaltanque(acumulador)deaceiteexternoalpropiomotor.Enlossistemasdetanquecalienteelcambiadordecalorparalarefrigeracindeaceiteestubicadoenlapartepresurizadadealimentacindeaceitealospuntosalubricar,porloquealtanquellega(caliente)conelcalorquehapodidorecogerduranteelprocesodelubricacin.Enlossistemasdetanquefroelcambiadordecalorparalarefrigeracindeaceiteestubicadoenlapartederetornodelcircuitodeaceiteantesdellegaresta(yafra)altanque.

Enrealidadlossistemasdevlvulalimitadoradepresinydeflujototalsonsistemasdecolectorsecoytanquefro,perosedestacanespecialmenteporque:

Enelsistemadevlvulalimitadoradepresinelflujodeaceitesuministradoparalalubricacinescontroladoporlavlvulalimitadoradepresin(reliefvalve),queoperapermitiendoelsuministrodeaceitealcircuitosilapresindealimentacinnoexcededeunvalordeterminado,peroquecuandosesobrepasaesapresinrecirculaelaceitedirectamentedesdelasalidadela

bomba

principal

hacia

la

entrada

de

ella

o

lo

devuelve

al

depsito.

Enelsistemadeflujototalsuministraentodomomentoelflujodeaceitenecesario,enelmargencompletoderevolucionesdelmotor,permitiendoquelabombaprincipalsuministredirectamentepresindeaceitealospuntosalubricarperoprescindiendoparaellodelavlvulalimitadora(reliefvalve).Estesistemaseempleaenmotoresqueoperenconaltaspresionesenlosalojamientosdecojinetesyquedeutilizarelsistemadevlvulalimitadoradepresinnecesitarantenerbombasealimentacinmuchomayores.

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LosSubsistemasdelsistemadelubricacinson:

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Subsistemadepresin:Suministralacantidadcorrectadeaceite(limpio),conlapresinytemperaturadeaceiteadecuadas,atodoslospuntosdelmotoralubricarrefrigerar.Constade:

o Tanquedeaceiteo Bomba(principal)depresindeaceite(normalmentedeengranajes).o Vlvulalimitadoradepresin.o Filtroprincipaldeaceite.o Refrigeradordeaceite(enlossistemasdetanquecaliente).o Filtrosenalojamientosdecojineteso Inyectoresoboquillassuministradorasdeaceite.

Subsistemaderecuperacindeaceite:Recogeelaceitedesdelospuntosdelubricacinylodevuelve

al

tanque

de

aceite

desde

donde

puede

volver

a

ser

recirculado.

Consta

de:

o Sumideros(enlosqueserecogeelaceitedecojinetesyengranajes).o Bombasderecuperacindeaceite(varias).o Detectordepartculasmagnticas(ChipDetector).o Separadordeaireaceiteocmarao Refrigeradordeaceite(OilCooler)convlvulabypassybypassdetemperatura.

Subsistemadeventilacin:Proporcionaunaligerapresinsobreelaceiteeneltanquequeaseguraunflujodeaceitehacialaentradadelabomba,evitandoasqueseproduzcacavitacinenellayayudandoaquehayaunapresinuniformeenlosinyectoresdeaceiteyunapropiadoflujodeaceiteenloscojinetes.Elaceiterecogidoenlosdistintoscompartimentos(sumideros)decojinetesycajasdeengranajesporlasbombasderecuperacinarrastraunaciertacantidaddeairequeseliberaenelespaciodeexpansinsobreelaceiteeneltanque(presurizndololigeramente).ComponentesdeesteSubsistemason:

o Tuberasdeventilacinyvlvulaantirretorno(checkvalve)enelTanque.o Vlvuladepresurizacin(enelTanque).o Desaireador(separaelairedelaceitedevueltoalTanque).o Separadorcentrfugo(separaelaceitedelaireaserevacuadoalexterior)o Vlvuladevaco(contrarrestalaexcesivasuccindelosalojamientosdecojinetesporlasbombasderecuperacin).

InstrumentacinenelSistemadeLubricacin:o IndicacindePresindiferencialdeaceite(entrelasalidadebombaprincipalysubsistemadeventilacin).

o Indicacin(luz)deavisodeBajaPresindeaceite.

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o Temperaturadeaceite.o Cantidaddeaceite(eneltanque).o LuzdeavisodeObstruccindelFiltrodeaceite.o Luzdeavisodepartculasmagnticasenelaceite.

h)Sistemadeaireinterno.

Sedefineelsistemadeaireinternocomoelconjuntodelosflujosdeairequeelmotornousadirectamenteparalaproduccindeempuje(opotencia).

Lasfuncionesquerealizasonvariadaseimportantesparaoperarelmotorsegurayeficientemente:

Refrigeracininternadelmotorydeciertosaccesorios. Selladodelosalojamientosdecojinetes.

Prevenir

la

ingestin

de

gases

calientes

en

las

cavidades

de

los

discos

de

turbina

(oponiendo

la

presindelaireinternoaladelacorrienteprincipaldegasescalientes).

Controldelascargasaxialesenloscojinetes. Controldelastoleranciasentrelosextremosdeloslabesdeturbinayelcrterdeturbina. Antihielodemotor. Suministrodeaireparaserviciosdelavin.

Casiunaquintapartedelamasatotaldeairequeentraenelmotorpuedeserusadaparacubrirestasfunciones. Elairenecesarioparalasfuncionesdescritassesangradelcompresor(endiferentesetapas)o

del

difusor

pre

cmara(s).

Se

trata,

si

es

posible,

de

sangrar

el

aire

de

las

primeras

etapas

del

compresor

en

quelapresinylatemperaturadelaireseancompatiblesconlafuncinaquesedestineparanoperderenellomstrabajodecompresindelnecesario.Unavezqueelaireharealizadolafuncinaquesedestinseexpulsaalexteriordelmotor(odelavin)osevuelveaintroducirenlacorrientedegasesdelmotor.

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Algndetalledelasmsimportantesfuncioneses:

Refrigeracin:o Esnecesariorefrigerardeterminadaspartesdelmotor(yendeterminadasocasiones

algunosaccesorios)porquesinolatemperaturaquepodranalcanzarpodradaarlasoimpedirsubuenfuncionamiento.

o Lasreasdelmotorqueprecisanrefrigeracinsonlasseccionesdecombustinydeturbina.

o Precisarnrefrigeracinocalentamientolosejesydiscosdecompresorparaasegurarlamejordistribucindetemperatura(yportantolamayoreficienciadelmotor)controlandolasdilatacionestrmicasquemantenganlasmnimastoleranciaspermitidasentreloslabesdelrotorysubandaderodadura(seal)enelcrter.

Refrigeracindeturbina:o Laeficienciatrmicadelmotordependedelatemperaturadelgasalaentradaenlaturbina,queasuvezdependedelatemperaturaquepuedansoportanlosmaterialesdequeestnfabricadosloslabesguadeestatoryloslabesderotor(deprimerescaln).

o Refrigerandocontinuamenteloslabesmencionadosseconsiguepoderelevarlatemperaturadelosgasesdecombustinquepasanporellossinqueafecteasubuenfuncionamiento.

o Losdiscosdeturbinadebenigualmenterefrigerarseparaqueelcalorqueporconduccinlestransmitenloslabesprovoqueenellosdilatacionesycontraccionesincontroladasque

puedan

ocasionar

fallos

por

fatiga

trmica.

o LasFigs.48,49y50muestranejemplosdecomoserealizaprcticamenteesarefrigeracin.

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o Loslabesguapretorbellino(preswirlnozzles)reducenlapresinytemperaturadelairesuministradoalosdiscosdeturbinaparalarefrigeracindeloslabesaltiempoqueconlavelocidadtangencialqueleimprimenfacilitanelpasoatravsdelosorificiosdelosdiscosdeturbina(queestngirando).

o Elaireentraenlosespaciosanularesentrelosdiscos,refrigerandosuscaras,yfluyeradialmentehaciaafuera.Eseflujoescontroladoporloscierres(seals)existentesentreestatoryrotoryfinalmenteesexpulsadoalacorrientedegasprincipalqueatraviesalaturbina(vaseelejemplodelaFig.51).

Selladoporaire:Seempleapara:o Evitarfugasdeaceitedelosalojamientosdecojinetes.Normalmentenosenecesitarefrigerarestosalojamientosyaqueelpropioaceiteseencargadehacerlo.

o Controlarlosflujosdeairederefrigeracin.o Evitarquelosgasescalientesdelacorrientedegasprincipalpenetrenenlascavidades

entrelosdiscosdeturbina.

o Seusandiferentesmtodosdesalladodependiendode:lapresinytemperaturaquelesrodee,lapracticabilidad,lageneracindecalor,elpeso,elespaciodisponible,lafactibilidaddefabricacinydemantenimiento(montajeydesmontaje).UnamuestradedistintosmtodosdeselladoseofreceenlaFig.52.LosselladosquemuestralaFig.51sonsolohipotticos(norespondenauncasoreal).Lostiposdeselladomsnormalesson:

Sellosdelaberinto. Sellosanulares(ringseals). Selloshidrulicos. Sellosdecarbn. Sellosdecepillo(brushseals).

Controldecargasdecojinetes:o Losejesdelmotorexperimentancargasaxialesproducidasporlacorrientedeaireygasesqueatraviesaelmotor.

o Esascargastienensentidohaciaadelanteenelcompresoryhaciaatrsenlaturbina.o Portantoelejecompresorturbinaestsiempresometidoatraccinyladiferenciaentre

lascargasindicadasessoportadaporel(los)cojinete(s)delocalizacin(fijacin)quesefijanenunalojamientoesttico.

o Sehaceactuarlapresininternadeairesobreuncierredeequilibradodepresindedimetrofijoqueaseguraqueel(los)cojinete(s)delocalizacinest(n)adecuadamentecargado(s)durantetodoelmargendeoperacindelmotor(paralosdiferentesvaloresdeempujequedesarrolle).VerFig.53.

Serviciosalavin:o Seempleanimportantescantidadesdeairesangradodelcompresordelmotorparadarserviciosdepresurizacinycalefaccindecabinayantihielodelavinduranteelvuelo.Es

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conveniente,porloyadicho,queesesangradoseaefectuadodesdelasprimerasetapasdelcompresor(paraminimizarlaprdidaencompresin,yeneficiencia,delmotor)aunqueseafactiblequesepreveaquepuedasertraspasadoaetapasposterioressilascondicionesdepresinytemperaturadurantealgunasfasesdelvueloaslorequiriesen.

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i)Sistemadecombustible.

Eselsistemaqueseencargadeacumular,distribuiryregularelcombustiblequeesnecesarioparaalimentarensufuncionamientoalosmotoresyAPUinstaladosenelavin.Enalgunoscasosserecircula(noseconsume)elcombustibleparalarefrigeracindeciertosequipos.LasFigs.54y55muestranesquemticamenteestesistema.

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Acumulacinydistribucin:o Elcombustibleseacumulaendepsitosubicadosenlasalasy,enavionesgrandes,enla

seccindelfuselajealaalturadelosplanos(einclusoenelempenajehorizontaldecolaparacontribuiralcentradodelavin).Elnmerodedepsitosesvariable,dependiendodeltipodeavin(paraavionesgrandesdemedio/largoradiodeaccinalmenossontres).Normalmentelosdepsitosdecombustiblealares(yamenudotambinelcentralenel

fuselaje)

forman

parte

de

la

estructura

del

avin

y

se

les

denomina

depsitos

integrales.

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o Paraevitarriesgosdeexplosinofuegopordescargasdeelectricidadestticaenlasoperacionesderepostadoovaciado,tantoelavincomolacisternaalaqueseconectadebenestarconectadosamasa(tierra)adecuadamente.

o Elrepostado(yvaciado)serealizaporlasbocasdellenadosituadasenlaparteinferiordlasalasysecontrolamedianteel(los)panel(es)derepostadoubicado(s)cercadelbordedeataquedelaparteinferiordelalaoenlazonaventraldelfuselajecentral(belly).

o Elrepostadodecombustibledelosdepsitospuedecontrolarseenmodoautomticoomanual.

Es

posible

elrepostadoporgravedadporlas

bocas

de

carga

situadas

en

laparte

superiordelosdepsitosalares(apenasseusa,peroenciertoscasossirveestemtodoparaacabarderellenarlosdepsitosconalgomsdecombustibledespusdelllenadoatopemedianteelrepostadonormal).

o Paraelcontrolautomticoderepostadoesnecesarioqueestnenergizados(concorrienteelctrica)losindicadoresylaselectrovlvulasdeentrada(fuelshutoffvalves)ycortedecombustible.Alabrirlaelectrovlvuladeentradacorrespondienteelcombustibleimpulsadoporlabombadelacisternapasaaldepsitodelavin.

o Enlosdepsitosexistenunossensoresdecorteautomticosqueconviertenlasealdepesoensealdevolumenycierranlavlvuladeentradadecombustiblecuandoel

depsitoestallenoosealcanzalacantidadpreselectada(segnloscasos).

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o Losdepsitosalaresydelfuselajecentraldisponenensuparteinferiordeunaseriedevarillas(sticks),detiposdiversos(magnticas,derebose,etc.),paracomprobarlacantidaddecombustiblequehayeneldepsito(mediantelalecturaqueseobtienealsacarlasyelvalordadoporlastablasmatemticascorrespondientes).

o Enlaszonasmsbajasdelosdepsitosdelasalasydelfuselajeexistenunasvlvulasdedrenajeparaextraerelaguacontenidaenelcombustiblequesedecantaall(porsermsdensaqueelcombustible)despusdequeelavinlleveciertotiempoparado.Sinoseextraeelaguapuedenllegaraacumularsecantidadesimportantesquepuedenproducirproblemasdeengelamiento,obstruccindefiltroseinclusoprovocarparadasdemotoren

vuelo.

o Elvaciadodelosdepsitospuedetambinhacerseporlaaplicacindepresindelasbombasboosterdelosdepsitosdelavinomediantelasuccin(conalgunalimitacinenciertoscasos)desdeelexterior(conciertaslimitacionesenalgncaso)aplicadaporelequipodebombeodelacisternaalaquesevaatransvasar.

o LosdepsitosvanpermanentementeencomunicacinconlaatmsferaporloquenecesitandisponerdeVentilacin,queseencargadequelapresininteriorenlosdepsitosestsiempreprximaalaatmosfrica.Lascajasdeventilacinseencuentranenlapuntadelasalas,conunorificioalexteriorlibredequesepuedaformarhieloy,endeterminadosmodelosdeavin,laventilacindelosdepsitosdeunalasehallaenlapuntadelplanoopuesto.

o Esimportanteunbuenfuncionamientodelaventilacinparaquenohayafuertesdiferenciasdepresinentreelinterioryelexteriordelosdepsitosquepodrancausar

seriosdesperfectosestructuralesalavin,sobretododurantelasoperacionesderepostadoyvaciadodecombustibleodurantesubidasydescensospronunciadosdelavinenvuelo.

o Laventilacinnoobstantepermitequelapresindevapordelcombustibleformevaporessobresusuperficielibreeneldepsitoycreeunaligerasobrepresinquefavorecelaalimentacindelasbombasprincipalessumergidasdecombustible(booster)quecontribuyeaevitarque,sobretodoendeterminadasmaniobrasdelavin,puedaproducirseundescebamientoparcialyfallosenlaalimentacindecombustiblealosmotores.

o Sepuedeefectuareltransvasedecombustibleentredepsitos(enalgunosmodelosdeavinsolamenteentierra).Paraefectuareltransvaselosdepsitosestnintercomunicadosydemodoautomticoomanualsepuede(n)abrirla(s)vlvula(s)deinterconexinyhaceractuarlasbombassumergidasdeldepsitodesdeelquesequieretransvasarel

combustible.

o Elpesodeaterrizajepermitidoaunavinesmenorqueeldedespegue.Porello,enprevisindeposiblessituacionesdeemergenciaenqueelpesodelavinsuperealquepuedetenerparaaterrizar,elavindisponedeunsistemaparadesprenderseenvuelodeformarpidadepartedelcombustibleabordo(jettisonsystemodump).Sepuedelanzarcombustibledesdetodoslosdepsitosobiendealgunodeellos silonecesarioesequilibrarelavinynosepudierahacermedianteotroprocedimiento(p.ejem.mediantealimentacincruzada).

o Elsistemadelanzamientodecombustibledisponededosmanguerasenlaparteposteriordelasalas(enpuntadeplanosobajobarquillasdeflaps), provistasdesusvlvulasdecortecorrespondientes.Latripulacinpuedeactuarlaaperturadeesasvlvulasdelsistema

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desdeelcockpitylasbombassumergidas(booster)delosdepsitoslanzarnelcombustibleal exteriorporlasmangueras.

o Elsistemadelanzamientodecombustibledisponedeunsistemaautomticoquegarantizaquelaalimentacindecombustiblealosmotoresnoseinterrumpedurantesuactuacinyquesecortacuando:

Pordecisindelatripulacin. Sealcanzaelpesomximodelavinpreselectado(porlatripulacin). Sealcanzalacantidaddecombustiblemnimapermitidaparaalgunodelosdepsitos.

Acta(n)algn(os)sensor(es)denivelmnimodecombustible. Alimentacinamotores(yAPU):

o Encadadepsitodecombustiblehayunconjuntodebombas(booster),accionadasporlacorrientealternatrifsicadelavin, sumergidasenunosrecintosdeldepsitodondeserecogeelcombustible(collectorcells)conquesevaaalimentaralosmotores.Delgrupodebombasexistenteencadacolectoruna(s)est(n)enoperacinmientrasquela(s)otra(s)est(n)dereserva(standby).

o SeguimoselesquemayadadodelaFig.55.o Elcombustibleimpulsadoporlasbombasboosterdeldepsitollegaalaentradadecombustibledelmotor.Encasodefallodelapresindesuministrodelasbombasboosterseencenderaelavisodebajapresindecombustible(InletFuelPressureLow)peroelcombustibleserasuccionadodesdeeldepsitoporlabombadebajapresin

movidaporelmotor.

o Labombadebajapresinimpulsaalcombustiblehaciaelcambiadordecalor(paracalentamientodeeste)yelfiltrodecombustible.Encasodeaveradelabombadebajapresinelcombustiblepasaradirectamentealabombadealtapresinmovidaporelmotoratravsdelavlvuladebypass.

o Elcambiadordecalormostradoenelesquemaesdeltipoairecombustible(calientaelcombustibleconairecalientesangradodelaltimaetapadelcompresorparaevitarquepuedatenerhieloqueobstruyaelfiltrodecombustible).Sielcambiadorseobstruyeelcombustiblesiguehastalabombadealtapresinatravsdeunavlvuladebypass.

o Enelesquemamostradolavlvuladesangradoquedejapasarelairecalientealcambiadordecalorescomandadaporuninterruptorencabinaactuadoporlatripulacinsilatemperaturadeentradadecombustibleesbaja(0)osiseenciendelaluzdeavisodecadadepresinalasalidadelfiltro(FuelFilterPress.Drop)porposibleobstruccinporhielodeeste.

o Lacalefaccindelcombustibleenelcambiadordecalorsecortaautomticamentealcabodeciertotiempo(1minuto)ymientrasactaseactivaelavisodeFuelHeatOn.

o Antesdelallegadaalfiltroseencuentraelsensordetemperaturadecombustibleconectadoconelindicadorcorrespondiente.

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o ElFiltrodecombustiblesehallaacontinuacinyretienelaspartculasensuspensinquepudierandaaralcontroldecombustible.Hayunavlvuladebypassquepermiteelpasodecombustibleencasodeobstruccindelfiltro.

o Labombadealtapresinmovidaporelmotorcomunicaalcombustibleunapresinquesueleestarentre500y1000p.s.i.AcontinuacinelcombustiblepasadirectamentealControldecombustible.

CONTROLDECOMBUSTIBLE.

o ElControldecombustibleeselrganoencargadodegobernarelmotormediantelamedicin,dosificacinyenvodelcombustiblequeseinyectaenla(s)cmara(s)decombustin.ElControldeCombustiblepuedeserHidromecnico(completo)oElectrnico(FADEC).

o Lavariacindeempujesolicitadoalmotorsehacemedianteelaccionamientoporelpilotodelapalancadegasesaunanuevaposicin.

o Enfuncindelaposicindelapalancadegasesydelosparmetrosdesituacindelmotor(ydevuelodelavin)elcontroldecombustibledetermina(computa),mideyenva

elflujodecombustiblequerequiereelmotorparaactuarenlacondicindeseada.

o LosvaloresdelosparmetrosqueelControldecombustibletieneencuentaparadeterminarlacantidad(flujo)decombustiblequedebeenviaralosinyectoresdelmotor,sonlosprecisosparaladeterminacindelamasadeairequeatraviesaelmotorconlaquedeberproducirselacombustin.Losmasimportantesson:

TemperaturaTotal(Tt2)alaentradadelcompresor. Revolucionesdelcompresordealta(N2)enmotoresdedoblecompresoraxialodelcompresor(N1)enlosdecompresor,axialocentrfugo,simple.

Presindeentradaenla(s)cmara(s)decombustin(Ps4).o OtrosparmetrossecundariossontambintenidosencuentaporelControldecombustible:

Relacindeflujodecombustible. Temperaturadelcombustible. Presinalasalidadelcompresor. Etc.

o Loscambiosdealtituddevuelo,temperaturadelaireexterioryvelocidaddevuelodelavininfluyenenladensidaddelairequeentraalmotoryportantotambinenlamasadeaireconlaquehadereaccionarelcombustiblequeelControldecombustibleaporta.

o ElnivelmximodecombustiblequeelControlpuedeinyectarenelmotorvienelimitadoporelvalormximodelatemperaturaqueseadmiteenlaturbina(Tt5),lmitequevienefijadoporlatemperaturamximadefuncionamientosegurodelosmaterialesdequeestfabricada.EnlaprcticasetraduceporelvalormximoadmisibledelaEGT(ExhaustGasTemperature),queeslaquenormalmentesepuedemedir.

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o ElControldecombustibledebeademsmantenerentodomomentolarelacinaire/combustibledeformaqueseeviteelapagadodellamaparatodoslosregmenesdeoperacindelmotor.

o IgualmenteelControldecombustibledebeevitarqueelcompresorsufrasituacionesdestallosurgegobernandolaactuacindeloslabesdeestatorvariables(inletguidevanesyvariablestatorvanes)ydelasvlvulasdesangrado(bleedvalves).

o ParalosmotoresdestinadosapropulsaravionessupersnicosElControldecombustibledebetambingobernarlaactuacinsobrelatoberadesalidadereavariable.EndeterminadosdeestosmotoresesunsegundoControl(eldepostcombustin)elencargadodecontrolartodolorelacionadoconelincrementodeempujeparavuelosupersnico.

o LosparmetrosyfactoresmencionadossontenidosencuentaporlaUnidaddeComputacindelControldecombustibleque,deformahidromecnicaenlosControlesHidromecnicosocomoEEC(EngineElectronicController)enlosElectrnicos,ordenaalaUnidaddeMedidaHidromecnica(HydromechanicalMeteringUnit)elflujode

combustibleasuministrara

los

inyectores.

o Elcombustibleremanente(ladiferenciaentreelquehallegadoalControldecombustibleyelqueestehamedidoparaentregaralosinyectores)serecirculaalaentradadelabombadealtapresindelmotor.

o SobrelaUnidaddeMedidaHidromecnicaactantantolaPalancadeGasescomolaPalancadeCortedecombustible(FuelShutOffLever).

o FuncionesadicionalesrealizadasporelControldecombustible(segnloscasos)tambinson:laproteccincontralasobrevelocidadolasobretemperaturadelmotor,elcontroldelosregmenestransitoriosdeaceleracindeceleracindelmotor,arranqueautomticodel

motor,elrearranquedelmotordespusdeunarranquecolgadoentierraounapagadodemotorenvuelo,controldetoleranciasdefuncionamientodeloslabesdeturbina,controldeempujeysecuenciasdedesplieguereplieguedelareversa,etc.

o DespusdelControldecombustibleseencuentraelsensordeflujo(FuelFlow)quedalaindicacinrespectoalflujoinstantneoeinformacinaltotalizadordecombustibleconsumido.

o Elcombustibleyadosificadopasaporelintercambiadordecalorcombustibleaceiteconlamisinprincipaldeenfriarelaceite.

o PosteriormenteelcombustiblepasaporlaVlvuladePresurizacinqueenrealidadesunadivisoradeflujo,yaquecuandoaumentalapresindelcombustibleseabreparadarpasoalcolectorsecundarioademsdelprimarioqueyaestabaenfuncionamiento.

o Finalmenteelcombustiblellegaalosinyectoresenla(s)cmara(s)decombustinqueseencargandeatomizarloymezclarloconelaire(primario)pararealizarlacombustin.

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j)Sistemadearranque.

Elsistemadearranqueeselencargadodeponerenmarchaelmotor,acelerndolohastaalcanzarunasr.p.m.mnimasenquesepuedeactivarelencendidodeformaqueapartirdeesemomentoobtengayalaenerganecesariaparaproseguirdeformacontinuasupropiofuncionamiento.

Haydosformasderealizarelarranquedemotorsegneltipodeenergaempleadaparaello:

Elctrica. Neumtica.

Elprocedimientodecomoefectuarelarranqueessimilarparaambasmodalidadesypuedequeseaefectuadoautomtica(sielavindisponedeesafuncin)omanualmente.Tpicamentees:

Palancadegasesenlaposicinmsatrasada(ralent). Conexinyactivacin delafuentedealimentacindeenerga(elctricaoneumtica)autilizarenelarranque.

Seleccindelsistema(A,BuOVERRIDE)deignicinelegidoparaelarranque. Accionar(ymantener)elinterruptordearranque(Start)delmotorquesevaaarrancar. Comprobarque:

o SeenciendeelavisodeStartValveOpen(silleva).o Giraeleje(nico)o,paramotorescondosejes,eldealtapotencia(N2).o

Sube

la

presin

de

aceite.

o Quetambingira(enlosmotoresdedosejes)elejedebajapotencia(N1).

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o Quebajalapresinneumtica(sielmtododearranqueesneumtico). AlalcanzarelrgimenespecificadodeN2(aprox.el20%)abrirlavlvuladecortedecombustible(FuelShutOffValve).Elcircuitodeignicinsecierra,lachispaenciendelamezclaenlacmaradecombustinyelmotorseacelera.

Comprobarque:o SubeelFuelFlow.o SubelaEGT.

Cesedelaccionamientodelinterruptordearranque(aprox.entreel30%yel40%deN2). Comprobarque:

o SielarranqueesmedianteneumticosubelapresinneumticayseapagaelavisodeStartValveOpen(silleva).

o Noseenciendeelavisodebajapresindeaceite(OilPress.Low).o Elmotorgiranormalmenteylosparmetrosderalentestnestabilizados.

IgnicinenOff._______

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Arranqueelctrico:o Elarranqueelctricoestreservadoparapequeosmotores,mientrasquelamayoradelosreactorescomercialesutilizanelarranqueneumtico.

o Elarrancadorelctrico(starter)instaladoenelmotorusualmenteprecisacorrientecontinua(suministradaporelavinogeneradorexterno).

o Elstarterestconectadoatravsdeuntrendeengranajesreductoryunembrague(otrinquete)queledesacoplaautomticamentedelmotorcuandoestehaadquiridounavelocidaddegiroautosostenida.

o Elsuministroelctriconecesariopuedeserdealtoobajovoltaje.Pasaatravsdeunsistemaderelsqueincrementanelvoltajeaplicadoamedidaqueelarrancadoraumentasuvelocidaddegiro.Proveetambindeenergaalsistemadeignicin.

o Elsuministroelctricoalsistemadearranquesecortaautomticamentecuandolacargadelstartersereducedespusdequeelmotorhaarrancadosatisfactoriamenteosisehasuperadoeltiempopermitidoparaelciclodearranque.

o LaFig.58muestra elesquemadeunsistematpicodearranqueelctrico.

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__________

Arranqueneumtico:o Puedeefectuarsedetresformasdistintas:

Conconexinneumticaaequipodetierra. MedianteelA.P.U. Medianteotromotordelavinqueyahayasidoarrancadopreviamente.

o ElesquemadelaFig.59muestraunsistematpicodearranqueneumtico.o Elsangradodeaireparaarrancarelmotorpuedeprocederdecualquieradelasfuentesyaindicadas.

o Debeestarabiertalavlvuladealimentacincruzada(CrossFeed)delsistemaneumticodelavin.

o Elindicadordepresindelsistemaneumticodebemarcaralmenoslaespecificadaparaelarranque.

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o Lavlvula(neumtica)depuestaenmarcha(StartValve),encargadadedejarpasarelflujodeaire(neumtico)haciaelarrancadorcuandoseaccionaelStart,estacontroladaelctricamenteyaccionadaneumticamente(verFig.60):

Lapresinneumticallegahastalacmarainferiordelactuador(accionador)delavlvulamanteniendolamariposadepasoenposicindecerrada.

AlpulsarStartseenergizalavlvulasolenoide,atraeelvstagoyabreelpasodepresindeneumticohacialacmarasuperiordelactuador(accionador)y,venciendolaresistenciadelmuelleinterno,bajaabriendolamariposaydejandopasarelflujodeneumticohaciaelStarter.

SeencenderelavisodeStartValveOpen(silleva). Disponedeunmecanismodeactuacinmanualparaabrirlavlvulasolenoide(por

mantenimiento)sinnecesidaddeaplicarleenergaelctricaocuandofalla.

o Elarrancador(Starter)esunaturbinaconectadaconelejedearrastredelmotor(normalmentesituadoenlacajadeengranajesexterna)queconectainteriormenteconelejeprincipaldealtapotencia(N2),alquehacegirar.

o LaturbinadelStartergiraaaltavelocidad(sobre55.000r.p.m.)yelarrancadorsedesacoplaautomticamente(medianteelembragueinterno)delejedearrastredelmotorcuandoestehaadquiridolavelocidadsuficiente.

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k)Sistemadeignicin.

Eselsistemaencargadodegenerarmedianteunacorrienteelctrica(pulsatoria)lachispaenlabujasituadaenlacmaradecombustinqueinicielaignicindelamezclaairecombustibleenelprocesodearranquedelmotor.

Enelcasodelosmotoresdereaccinelsistemadeignicinnicamenteesnecesarioduranteelarranquedelmotor,yaquealserdeflujocontinuolacombustinenla(s)cmara(s)decombustinseautosustentaporsimisma.Encondicionesdevuelodeterminadas(enaterrizajeodespegue,conclimatologaadversa,al

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actuarelsistemadeantihielo,etc.)estestablecidoquesemantengaactivadalaignicinenprevisindequepuedaproducirseunapagadodemotor.

Hay(almenos)dosbujasencadamotorpormotivosdeseguridad,aunquenormalmentebastaconunasoladeellasparaarrancarelmotor.

Lasprincipalescaractersticasdelsistemadeignicinsonaltastensineintensidad.

Losdossistemascomnmenteutilizadosson:

DeCorrienteContinuayenergaelctricaelevada. CorrienteAlternayenergaelctricabaja. SistemadeIgnicindeCorrienteContinua:

o ElsistemadeCorrienteContinuatomaenergaelctricadelabateradelavin(24V)odeunaconexinauxiliarexterna.Medianteunsistemadeexcitacin(dotadodefiltros,

amplificadores,condensadores,etc.)yuntransformadordealtatensincomunicaalasbujasunacorrienteintermitente(28.000Vyunos20juliosdeenerga)queenformadechispaescapazdeproducirlaignicindelmotor.

SistemadeIgnicindeCorrienteAlterna:o EselsistemamsutilizadoyalquecorrespondeelesquemadelaFig.63.o Lapotenciadedescargaesmuyelevadayaque,sibienlaenerganoesmuyalta,eltiempoextremadamentecortoenqueseproducehacequeseatanelevada.

o Enelesquemasemuestrandoscircuitosindependientesenergizablesparaencenderunaolas

dos

bujas

del

motor

(para

arranque

tanto

en

tierra

como

en

vuelo

se

suelen

usar

las

dos,

perosisetratasolodeasegurarquesemantienelacombustinseusaunanadams).

o Lafuente(delpropioavinexterior)quevayaasuministrarlaenergaparalaignicinlohaceatravsdelabarradecorrientealternaalaqueestconectadoelmotorquesevaaarrancar.

o AtravsdelselectordeignicinseescogeenviarlaenergaparalaignicinalsistemaA,alBoaambosalavez(OVERRIDE).Elselectornoenvalacorrientesoloeligela(s)buja(s)ala(s)queirdestinada.

o Cadasistema(AoB)estconstituidoporunExcitadordeIgnicinyunaBuja(Maselcableadodeconexincorrespondiente).

o Esalabrir(durantelaprimerapartedelrecorrido)lavlvuladecortedecombustible(FuelShutOffValve)cuandosecierraelcircuitoelctricoypasalacorrienteala(s)buja(s)seleccionada(s).

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o LosExcitadoresdeEncendidosuministranunacorrientedesalidahacialasbujasdealtovoltajeyaltafrecuenciacuyoesquemasemuestraenlaFig.64.Lacorrientedeentradaalexcitadorsufreelsiguienteprocesoantesdeentregarlaalabujacorrespondiente:

Esfiltradayseincrementasuvoltajeenuntransformadordeenerga. Enlasiguientefaseseduplicasuvoltajeysetransformaencorrientecontinuamedianterectificacin.

Sealmacenaenelcondensadorhastaquesupotencialaumentalonecesarioparaionizarlosentehierrosdelostubosdedescarga.

Porfineltransformadordesalidasuministraalabujaelpotencialprecisoparaionizarsuentrehierroyhacerquesaltelachispaqueinicielacombustindelamezclaairecombustibleenla(s)cmara(s)decombustin.

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o EncasodefallototaldelacorrientealternaodenodisponerparaelarranquenideGrupoAuxiliardetierranidelA.P.U.delavinsepuedeefectuarelarranquedelmotorcomomuestraelesquemadelaFig.65usandolabateradelavincomofuentedeenerga:

AlnotenercorrientealternaelReldepotenciadeencendidodelinversorsealimentaautomticamentedelacorrientecontinuadelabarradelabatera.

SituandoelswitchdeemergenciaenposicinOfflacorrientecontinuadequedisponaelReldepotenciapasaalInversordeemergenciaquelatransformaencorrientealternade115VAC.

Desdeahsigueelmismocaminoyprocesoqueseindicenelesquemaanterior(Fig.64).

l)Sistemadeantihielo(demotor).

Eselsistemaqueprotegealmotorcontralosefectosdelaingestindehieloporlaadmisin.

Laformacindehielopuededarseenlosbordesdeataquedelconductodeadmisindelmotor,delconodeentrada,deloslabesguadeentrada,deloslabesdelcompresordebajaodeloslabesdefan.Esposibleapartirdegotasdeaguasubenfriadas,pordebajodelpuntodecongelacin,cuandoelavinvuelaentrenubesconmuybajatemperaturaodurantelasoperacionesentierraconnieblaigualmenteamuybajatemperatura.

Lasgotasdeaguasubenfriadascedenelcalordefusinalasuperficie(delasmencionadas)conlaqueentranencontacto,transformndoseinmediatamenteenhieloyadhirindoseaella.Elhieloasformadopuedeacumularseydistorsionarsealeseindicaciones(tubospitot,indicadoresdepresin,antenas,etc.)oprovocarprdidasdelempujeolasr.p.m.delmotor(oambas).

Sibientericamentenopuedenexistirgotasdaguasubenfriadasatemperaturasde 40C,puedensertransportadasamayoresaltitudesmsfrasy,enlaprctica,sehaobservadoelfenmenoinclusoatemperaturasde 60C.

Losmotoressonsusceptiblesaproblemasdeformacindehieloinclusoatemperaturasunoscuantosgradossuperioresaladecongelacin(sisedanlascondicionesmeteorolgicasfavorablesparaello),yaqueelaireesaceleradoparaentrarenelmotorycomoconsecuenciainicialmenteseenfra,pudiendosubenfrarlasgotasdeaguaqueentrenconel,dandolugaralfenmenodescrito.

Serecomiendaelusodelsistemaantihielosisedaalgunadelassiguientescircunstancias:

Enlasoperacionesentierrasilatemperaturaesinferiora6Cyhayhumedadvisible.Sinohayhumedad

visible

cuando

la

temperatura

de

roco

se

aproxima

a

menos

de

3

C

de

la

temperatura

ambiente.

Envuelocuandolatemperatura(total)delaireesinferiora10Cyhayhumedadvisible. Encasodeduda.

Elhieloacumuladoenlaentradadelmotorpuededesprenderseyseringeridoporeste,daandoelaislamientoacsticodelinteriordelconductodeadmisinolospropioslabesgua,decompresorodefan.Silacantidaddehieloessuficientementeelevadapuederestringirydistorsionarelflujodeairealaentrada,looquepuedeprovocaruncompressorstallque,endeterminadascondiciones,puedeprovocardaosimportantesenelmotorounaparadademotorenvuelo.

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Elsistemaantihielodebeofrecersuficienteproteccinencualquiersituacindeoperacindelavin.Debeserfiable,fcildemantener,incrementarlomenosposibleelpesodelmotor(ydelavin)ynoutilizardemasiadaenergaquehagadisminuirsensiblementelasperformancesdelmotor.

Cuandoseanalizasiesnecesarialaproteccinantihieloparadeterminadasreasdelazonadeadmisinyentradadelmotorylacantidaddecaloraaportaralasmismasparamantenerlaformacinycrecimientodelhieloenellasdentrodelmitesaceptablessellega aconclusionescomolasquemuestraelesquema(paraunmotorturbofan)delaFig.66.

Lossistemasdeproteccincontrahieloenmotoressondedostipos(ounacombinacindeambos):

Porairecaliente. Elctricos. Sistemasporairecaliente:

o Elsistematomaairecalientesangradodelasetapasdelcompresordealtapotencia(HPC)ylo

suministra

a

las

zonas

a

calefactor

a

travs

de

una

vlvula

reguladora

de

presin,

como

se

muestraenelesquemadelaFig.67.

o Laproteccinantihielodeloslabesdelrotorraramenteesnecesaria,yaqueporefectodelarotacin(porfuerzacentrfuga)elhieloensuincipienteformacinesinmediatamentedispersado.

o Sirequerirnproteccinantihielolosestatores(labesgua)anterioresalprimerescalndelrotor.

o Sielconodeentrada(NoseCone)esrotatorio(Spinner) puedequenonecesiteproteccinantihielosisuforma,construccinycaractersticasdesurotacin sontalesque

haganaceptableelniveldeformacindehieloenel.Cuandosiestprotegidopuedequelo

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seaindependientementedelconductodeadmisin(NoseCowl)odeformaintegradaconel.

o UnesquemadesistematpicodeproteccinantihieloporairecalientesemuestraenlaFig.67.

o Lasvlvulasreguladorasdepresindelsistemaantihielosonactuadaselctricamentedeformaautomtica(porelsistemaautomticodedeteccindehielo)omanual.

o Elairecalienteempleadoenlaproteccindelconductodeadmisinpuedeserexpulsadodentrodelacorrienteprincipaldeairequeentraalmotorohaciaelexterior.

o Elairecalienteutilizadoenlaproteccindelconodeentradaaloslabesguadeentradasedevuelvealacorrienteprincipaldeairedeentradaenelmotor.

o Debeserprotegidocontraelhieloelconodeentradaenlosmotoresqueincorporanlasondadepresindeentradaalcompresor(Pt2)ensucentro.Siseformahieloenlaentradadelasonda,restringiendosuorificiodeentrada,elaireincrementalavelocidadenelydisminuyelapresin(Pt2).

o Elempujesuelemedirsepormediodela relacindepresiones(EPR)entrelasalidaylaentradadelmotor,esdecirPt7/Pt2.SilalecturadePt2esmenorcomoconsecuenciadelaformacindehielo,comoladePt7novaraseestarviendocomoerrneamentese

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incrementalalecturadeEPR(empuje)sinquesehayamovidolapalancadegases.Elpilotopodratratardeajustarelvalordelempujeledoalvalorestablecidoretrasandolapalancadegases,conloqueloquerealmenteestarahaciendoesreducirelniveldeempujerealpordebajodeldeseado.

Sistemaselctricos:o Suelenusarseenmotoresturbohliceencombinacinconeldeairecaliente(oinclusomediantelacirculacindelaceitecalientederecuperacin).VerFig.68.

o SesueleceiralacalefaccinantihielodelNoseCowl(ademsdelaspalasyelspinnerdelahlice).

o Consistenenelementos(pads)decalefaccinelctricaconstituidosportirasdeconductorelctricoenzigzagemparedadasentrecapasdefibradevidriooneoprenoembebidasenresinaepoxiyadheridasalasuperficieexteriorelNoseCowl.Secubrenestoselementosconpintura depoliuretanoparaprotegerloscontralaerosin.

o HayciertasreasdelNoseCowlquesonpermanentementecalefactadascuandoelsistemaestoperativomientrasqueotrasreasadyacenteslosonintermitentemente.

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o Laenergaelctricaparalacalefaccindelsistemaessuministradaporungeneradorque,parasermejoraprovechadoyreducirsutamao,calefactaalternativamentedeformacclicaalNoseCowlyalconjuntodelahlice(palasyspinner).VerFig.69.

m)Sistemadeproteccinantiincendios.

Elsistemadeproteccincontraincendios(enmotoresyAPU)eselencargadodegarantizarladeteccintemprana,avisodefuegoylaextincin enlosmotoresyloscompartimentosentresusmamparoscortafuegosascomoenelcompartimentodelAPU.Revisaremoselsistemadelmotorpuestoque,almenosencuantoalasgeneralidades,seratambinaplicableparaelAPU.

Elsistemadeproteccincompletoconstadelossiguientessubsiste