PROPULSION POR REACCION.

 

EL MOTOR DE REACCION – PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

Se denominan motores de reacción a las máquinas térmicas que transforman la energía de los propulsantes (combustible y aire atmosférico) en energía cinética del chorro de gases que las atraviesan.   Ese es precisamente su principio básico de funcionamiento. En realidad nos estamos refiriendo a los motores de reacción NO AUTONOMOS, es decir de los que precisan del aire atmosférico (oxidante o comburente) del ambiente en que operan para reaccionar químicamente con el combustible que el mismo transporta. Este es el tipo de motor de reacción que se usa en aviación y al que en todo lo sucesivo nos vamos a referir, si bien debemos hacer notar que existe otro tipo de motores de reacción que son los AUTONOMOS (aquellos, como los motores cohete, que no necesitan tomar ningún elemento del ambiente en que operan para realizar la reacción química que los propulsa por transportar con ellos mismos todo lo necesario). En aviación se usan motores NO autónomos. Aunque existen motores de reacción no autónomos de otros tipos (estatorreactores o pulsorreactores), en aviación casi exclusivamente se usan los Turborreactores, que son los motores que comprimen el aire que admiten mediante un turbocompresor. Todo cuanto veamos a continuación se referirá a los Turborreactores, aunque les llamemos motores de reacción. Los elementos básicos de todo Turborreactor, yendo de adelante hacia atrás en el mismo sentido en que lo atraviesan el aire y los gases de la combustión, son: conducto de admisión, sección de compresión, difusor pre‐cámara(s), cámara(s) de combustión, sección de turbina y tobera de escape (salida).

 

La forma como se produce el funcionamiento de un motor de reacción es:

 

• El aire que incide en la entrada del motor se comprime debido a su velocidad, y por la forma divergente de el, en el conducto de admisión (de entrada) del motor antes de entrar en el compresor.

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• El(los) compresor(es), movido(s) a través de eje(s) interno(s) por la(s) turbina(s), mediante el suministro de trabajo, elevan considerablemente la presión del aire que había entrado en el. 

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  • El aire comprimido es decelerado convenientemente al pasar por el difusor pre‐cámara(s) antes de ser introducido en la(s) cámara(s) de combustión, donde mezclado convenientemente con el combustible que es inyectado en ella(s) hace arder a este a una presión prácticamente constante pero elevando enormemente la temperatura de los gases resultantes por el calor generado durante la combustión. 

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• Los gases de combustión, a una elevada presión y temperatura, se hacen pasar por la(s) turbina(s) donde parcialmente se expansionan, extrayéndoles así el trabajo necesario para mover el(los) compresor(es), los accesorios de motor y avión conectados mecánicamente al motor y, en su caso, la hélice o el eje de potencia conectados al mismo.

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• Finalmente los gases de escape se terminan de expansionar en la tobera de salida donde se aceleran y se acaba de incrementar su velocidad (energía cinética). El incremento de cantidad de movimiento de los gases de escape respecto a la que tenía el aire que entró en el motor es el responsable de producir la fuerza de empuje con que el motor propulsa al avión.

 

La admisión y la sección de compresión constituyen la Zona Fría (“Cold Section”) del motor y Cámara(s) de combustión, sección de Turbina(s) y Tobera es la Zona Caliente (“Hot Section”) del motor. El proceso termodinámico mediante el cual el motor de reacción realiza el funcionamiento descrito se puede representar mediante el ciclo (“BRAYTON”)  representado en la siguiente figura.

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En la mencionada figura se representan tanto el ciclo teórico como la aproximación del ciclo real (práctico) que lleva a cabo el motor sobre el aire/gases que lo atraviesan. Las características del ciclo (teórico), y aproximadamente las del ciclo real, son: 

 

  • “0 – 1”: Compresión (adiabática, sin adición de calor) hasta la entrada en el compresor (incluyendo la compresión dentro del conducto de admisión del motor).

 

• “1 – 2”: Compresión (adiabática) en el/los compresor(es) y difusor pre‐cámara(s).

 

• “2 – 3”: Combustión a presión constante en cámara(s). • “3 – 4”: Expansión (adiabática) en la sección de turbina(s).

 

• “4 – 5”: Expansión (adiabática) final en la tobera de salida.

 

• “5 – 0”: Exclusivamente ideal y a efectos de completar el ciclo. Significa que los gases de escape se han devuelto a la atmósfera y por tanto su presión será la atmosférica.

 

A efectos exclusivamente comparativos con lo que pasa en un motor alternativo se representan en la Fig. “2” tanto el ciclo del motor de reacción (“BRAYTON”) como el que tiene lugar en el motor alternativo (“OTTO”).

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