TURBINAS A GAS MOTORES DE TURBINA PARA AVIACION

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "TURBINAS A GAS MOTORES DE TURBINA PARA AVIACION"

Victoria de la Fuente Vidal
hace 6 años
Vistas:

1 TURBINAS A GAS MOTORES DE TURBINA PARA AVIACION Los motores de turbina para aviación son el sistema de propulsión empleado en casi todas las aeronaves comerciales modernas y la mayoría de las aeronaves corporativas por sus grandes beneficios. Para la época en que los hermanos Wright realizaron el primer vuelo controlado por el hombre e impulsado por un sistema motriz, los motores de vapor y combustión interna se empleaban para otras aplicaciones pero resultaban demasiado pesados y robustos para ser empleados eficientemente en la apenas naciente industria de la aviación. El futuro mejoramiento de los diseños, materiales de construcción, procesos de manufactura e implementación de nuevos sistemas de inyección de combustible y supercargadores, llevaron a los motores de combustión interna a un pleno desarrollo para esta industria en la década de los 40. Sin embargo y a pesar de los avances logrados, los motores de combustión interna se oponían a los avances en aerodinámica para el diseño de aeronaves más veloces, capaces de volar más allá de la barrera del sonido. Para finales de los años 30 y comienzos de los 40, los primeros diseños para motores de turbina se hacían realidad y casi desde sus inicios mostró un gran potencial y superioridad frente a los motores recíprocos de combustión interna. En los últimos 50 años, los motores de turbina no solo han mostrado sus grandes beneficios, también sus aplicaciones se han extendido a aeronaves de propulsión a chorro, aeronaves de hélice y helicópteros, para lo cual se han construido varios tipos de motores de turbina clasificados generalmente como: turbojet, turboprop, turbofan y tuboshaft. A pesar de las diferencias que caracterizan a cada tipo de motor, todos tienen en común un mismo núcleo conocido como la unidad generadora de gases conformada por el compresor, la cámara de combustión y la turbina (4, Pág. 6). Los diferentes tipos de motores de turbina para aviación mencionados anteriormente, son modificaciones o adiciones hechas a la sección generadora de gases.

2 Motores turbojet Los motores turbojet fueron los primeros motores de turbina desarrollados y empleados para aplicaciones aeronáuticas. El empuje que producen estos motores se logra gracias a la aceleración en una tobera de los gases calientes. Agregando una tobera de escape a la sección generadora de gases se obtiene un motor turbojet como se muestra en la siguiente animación :

3 Motor J-33, fabricado por Allison MOTORES TURURBOPROP Los motores turboprop o turbohélice contienen una unidad generadora de gases al igual que los motores turbojet, pero su diferencia radica en gran parte de la energía producida se emplea para mover una hélice a través de una caja de reducción. Los motores turboprop o turbohélice han sido utilizados desde hace varios años en aeronaves pequeñas y medianas que operan en un rango de velocidades entre 480 y 720 Km/hr en los cuales muestran su mayor eficiencia y menor consumo de combustible (10). Algunos de los motores turboprop más representativos se muestran en las siguientes ilustraciones: Algunos de los motores turboprop más representativos se muestran en las siguientes ilustraciones: Algunos de los motores turboprop más representativos se muestran en las siguientes ilustraciones:

6 Motor Turboprop PT6A, fabricado por Pratt & Whitney Canada (Cortesía de Pratt & Whitney Canada)

Motor turboprop, PW123 fabricado por Pratt & Whitney Canada (Cortesía de Pratt & Whitney Canada) Motor turboprop, T56 fabricado por Rolls-Royce (Cortesía de Jack D.

7 Motor turboprop, PW123 fabricado por Pratt & Whitney Canada (Cortesía de Pratt & Whitney Canada) Motor turboprop, T56 fabricado por Rolls-Royce (Cortesía de Jack D. Mattingly) Motor GE4, fabricado por General Electric (Cortesía de Jack D. Mattingly). Motores turbofan Los motores turbofan se consideran una mezcla entre el concepto de un motor turbojet y el concepto de un motor turboprop. Está compuesto por una unidad generadora de gases en la cual, parte de la energía disponible es empleada para mover el compresor y proporcionar empuje (similar a un turbojet) y parte es empleada para mover un fan o ventilador (similar a un turboprop), normalmente ubicado en frente del compresor y cuya función es proporcionar empuje mediante la aceleración de una masa de aire. El principio de funcionamiento se muestra en la siguiente animación:

8 Algunos de los motores turbofan más representativos se muestran en las siguientes ilustraciones Algunos de los motores turbofan más representativos se muestran en las siguientes ilustraciones

9 Motores turboshaft La configuración de los motores turboshaft o turboeje es muy similar a la de los turboprop. Gran parte de la energía producida por la unidad generadora de gases es empleada para mover el rotor de un helicóptero a través de un sistema de transmisión o para generación auxiliar de potencia eléctrica o neumática algunas aeronaves en sistemas conocidos como unidades de potencia auxiliar (APU). El principio de funcionamiento de los motores turboshaft se muestra en la siguiente animación:

10 Motor Turboshaft PT6T Twinpack, fabricado por Pratt & Whitney Canada (Cortesía de Pratt & Whitney Canada)

11 Motor Turboshaft PW206B, fabricado por Pratt & Whitney Canada (Cortesía de Pratt & Whitney Canada) Motor Turboshaft Rolls-Royce 250 fabricado por Rolls-Royce

12 Motor Turbofan PW800 fabricado por Pratt & Whitney Canada (Cortesía de Pratt & Whitney Canada) Motor Turbofan GE90 fabricado por General Electric

13 Motor Turbofan RB211 fabricado por Rolls Royce (Cortesía de Jack D. Mattingly) CONDICIONES OPERACIONALES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE MOTOR Cada uno de los tipos de motores para aviación explicados anteriormente operan dentro de un rango de altitud y velocidades definido. Limitaciones similares en velocidad y altitud existen también para las estructuras de las aeronaves y por lo tanto es necesario encontrar la mejor combinación entre las capacidades de la aeronave y las del sistema propulsivo. Límites de operación de los motores para aviación (4, Pág. 5).

En la figura anterior se muestran las regiones de operación de los motores para aviación en las cuales se puede apreciar que estos no están limitados únicamente por el desempeño del motor y sus

14 En la figura anterior se muestran las regiones de operación de los motores para aviación en las cuales se puede apreciar que estos no están limitados únicamente por el desempeño del motor y sus componentes, sino también, por el diseño y materiales con los cuales están construidas las aeronaves. De igual manera, la eficiencia propulsiva para cada uno de los tipos de motores de turbina para aviación, tiene un comportamiento diferente dependiendo de la velocidad a la que opera la aeronave como se muestra en la siguiente figura: Comparación de la eficiencia propulsiva con respecto a la velocidad para cada uno de los motores de turbina para aviación (10, Pág. 287).

Documentos relacionados

1. Punto de operación. El mapa de operación se presenta en la forma usual, según los 3 parámetros adimensionales. , o, más usualmente, P 2 / P1

Unidad 10 Turbina de gas: Arranque; influencia de las condiciones ambientes; propulsión aérea. 1. Punto de operación. El mapa de operación se presenta en la forma usual, según los 3 parámetros adimensionales