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Turbofan - Wikipedia, la enciclopedia libre

Turbofan

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Motor turbofan utilizado en los B 747.
Motor turbofan utilizado en los B 747.

Los motores de aviación tipo turbofan, son una generación de motores a reacción que reemplazó a los motores turbojet. Caracterizados por disponer un ventilador o fan en la parte frontal del motor, el aire entrante se divide en dos caminos: aire de bypass o secundario y aire primario. Tienen varias ventajas: consumen menos combustible,[1] lo que los hace más económicos, producen menor contaminación y reducen el ruido ambiental.

Suele interesar mantener grados de bypas altos ya que disminuyen el ruido, la contaminación, el consumo especifico de combustible y aumenta el rendimiento. Sin embargo, un aumento en el bypass reduce el empuje especifico a velocidades cercanas o superiores a las del sonido, por lo que para aeronaves militares supersónicas se utilizan motores turbofan de bajo bypass.

Tabla de contenidos

[editar] Clasificación

  • Turbofan de bajo índice de derivación: Posee entre uno y tres ventiladores en la parte frontal que producen parte del empuje de la aeronave. Su indice de bypass (desviación del flujo secundario de fluído) tiene un valor entre el diez y sesenta y cinco por ciento del flujo primario, que es igual al cociente entre las áreas de paso. Es normal que exista un carenado a lo largo de todo el conducto del flujo secundario hasta la tobera del motor. En la actualidad se utilizan mucho en aviacion militar y en algunas aeronaves comerciales como el A340, el MD 83 y el fokker 100.
  • Turbofan de alto índice de derivación: Estos motores representan una generación más moderna; la mayor parte del empuje motor proviene de un único ventilador situado en la parte delantera del motor y movido por un eje conectado a la última etapa de la turbina del motor. Al utilizarse sólo un gran ventilador para producir empuje se origina un menor consumo específico de combustible y un menor ruido.[2] Lo que le hace muy útil para velocidades de crucero entre 600 y 900 km/h. Algunas aeronaves comerciales siguen utilizando motores de bajo bypass (como el JT8D).
  • Propfan, unducted fan y turbofan de indice de ultra-elevado de derivacion (ultra high bypass turbofan): Son la generacion de motores turbofan que se está experimentando. El Propfan resulta básicamente una mezcla entre un turbofan y un turbohélice, siendo muy parecido al unducted fan que es un turbofan sin el carenado externo y con mayor indice de derivacion. El turbofan con indice de derivacion ultra-elevado es un proyecto similar con indices de derivacion mayores de 20 lo que permitirá menor consumo específico de combustible y gran reduccion de gases contaminantes.

[editar] Componentes

Diagrama de funcionamiento del turbofan. Sistema de baja presión en verde. Sistema de alta presión en púrpura
Diagrama de funcionamiento del turbofan. Sistema de baja presión en verde. Sistema de alta presión en púrpura
  • Fan: situado al frente del motor.[3] Es dónde se inicia la propulsión. Le atraviesa un flujo de aire que se divide en dos corrientes: la primaria y la secundaria o bypass air.[4] La corriente primaria[5] entra a través de los compresores a la cámara de combustión.[6]
  • Compresores: el flujo de aire secundario pasa a través de diversas etapas de compresores que giran en el mismo sentido del fan. Se suelen utilizar compresores de alta y de baja presión en distintos ejes. La función de estos compresores es aumentar de modo significativo la presión y la temperatura del aire.
  • Cámara de combustión: una vez realizada la etapa de compresión, el aire sale con una presión treinta veces superior de la que tenía en la entrada y a una temperatura próxima a los 600 ºC. Se hace pasar este aire a la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se quema la mezcla, alcanzándose una temperatura superior a los 1100 ºC.
  • Turbinas: el aire caliente que sale de la cámara, pasa a través de los álabes de varias turbinas, haciendo girar diversos ejes. En los motores de bajo bypass el compresor de baja presión y el fan se mueven mediante un mismo eje; mientras que en los de alto bypass se dispone de un eje para cada componente: fan, compresor de baja presión y compresor de alta presión.
  • Escape: una vez el aire caliente ha pasado a través de las turbinas, sale por una tobera por la parte posterior del motor. Las estrechas paredes de la tobera fuerzan al aire a acelerarse. El peso del aire, combinado con esta aceleración produce parte del empuje total.[7] En general, un aumento en el bypass trae como consecuencia una menor participación de la tobera de escape en el empuje total del motor.

[editar] Notas

  1. El combustible que consumen es aero-keroseno o JPA1.
  2. El ruido es consecuencia del efecto envolvente que produce el aire frio del flujo secundario sobre el aire caliente del flujo primario
  3. Aunque en ocasiones también puede colocarse en la parte trasera
  4. En los motores turbofan de alto bypass es mayor que un 65% del total. Para los motores turbofan de bajo bypass se sitúa entre el 10% y 65%
  5. El porcentaje restante de aire
  6. Normalmente se consideran los motores turbofan más eficientes a medida que poseen un mayor grado de bypass, llegando este de ser hasta del 95% en algunos motores de ultima generación
  7. La parte del empuje motor producido depende del tipo de turbofan

[editar] Véase también

[editar] Enlaces externos