Diferencia entre revisiones de «Turbofán»

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Revisión del 11:55 16 ago 2010

Los motores de aviación tipo turbofán (adaptación del término en inglés turbofan al español, se puede traducir como turborreactor con soplante, turbosoplante o turboventilador)^[1] son una generación de motores a reacción que reemplazó a los turborreactores o turbojet. Caracterizados por disponer un ventilador o fan en la parte frontal del motor, el aire entrante se divide en dos caminos: flujo de aire primario y flujo secundario o flujo derivado (bypass) . El flujo primario penetra al núcleo del motor (compresores y turbinas) y el flujo secundario se deriva a un conducto anular exterior y concéntrico con el núcleo. Los turbofanes tienen varias ventajas respecto a los turborreactores: consumen menos combustible,^[2] lo que los hace más económicos, producen menor contaminación y reducen el ruido ambiental.

El índice de derivación es el cociente de la masa del flujo secundario entre la del primario y es igual al cociente entre las secciones transversales de la entrada a sus respectivos conductos.

Suele interesar mantener índices de derivación altos ya que disminuyen el ruido, la contaminación, el consumo especifico de combustible y aumenta el rendimiento. Sin embargo, aumentar el flujo secundario 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 índice de derivación, el turbofan más potente del mundo es el General Electric GE90-115B con 512kn.

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 porcentaje 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 algunas aeronaves comerciales siguen utilizando motores de bajo bypass como el MD-83 que usa el Pratt & Whitney JT8D, y el Fokker 100 con el Rolls-Royce Tay.
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.^[3] Lo que le hace muy útil para velocidades de crucero entre 600 y 900 km/h. Los usan las aeronaves modernas como el Boeing 777 ó el Airbus 380.
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.

Componentes

Fan: situado al frente del motor.^[4] 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.^[5] La corriente primaria^[6] entra a través de los compresores a la cámara de combustión.^[7]

Compresores: el flujo de aire primario 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 °C. 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 °C.

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.^[8] En general, un aumento en el bypass trae como consecuencia una menor participación de la tobera de escape en el empuje total del motor.

Conducto del flujo secundario: rodea concéntricamente al núcleo del motor. Sus paredes interna y externa están cuidadosamente perfiladas para minimizar la pérdida de energía del flujo secundario de aire y optimizar su mezcla con el escape del flujo primario.

Sistema Ecológico

La incorporación de los turboventiladores o turbofan en los aviones modernos es un gran beneficio al mantenimiento del equilibrio ecológico mediante la no contaminación debido que los mismos utilizan como combustible JET A 1, un desarrollo mucho mas ecológico al JP 1 utilizado en los turborreactores. La capacidad de los motores turbofan es mucho mayor utilizando un menor porcentaje de combustible. El compresor, toma un 100% de aire para comprimir dividido en dos partes, un 65% que pasará directamente al sector de carburación y turbinas y un 30% que será comprimido, combinado con el combustible para generar la carburación necesaria eliminando en el escape un 100% de aire caliente que impulsará al avión. Este 100% aire caliente que se expulsa contiene solo un 30% de combustible.

Véase también

Referencias

↑ Jorge García de la Cuesta Terminología aeronáutica
↑ El combustible que consumen es aero-keroseno o JPA1.
↑ El ruido es consecuencia del efecto envolvente que produce el aire frio del flujo secundario sobre el aire caliente del flujo primario
↑ Aunque en ocasiones también puede colocarse en la parte trasera
↑ 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%
↑ El porcentaje restante de aire
↑ 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
↑ La parte del empuje motor producido depende del tipo de turbofan

Enlaces externos

Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Turbofán.
Página de la NASA sobre motores turbofan

[1] Jorge García de la Cuesta Terminología aeronáutica

[2] El combustible que consumen es aero-keroseno o JPA1.

[3] El ruido es consecuencia del efecto envolvente que produce el aire frio del flujo secundario sobre el aire caliente del flujo primario

[4] Aunque en ocasiones también puede colocarse en la parte trasera

[5] 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%

[6] El porcentaje restante de aire

[7] 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

[8] La parte del empuje motor producido depende del tipo de turbofan

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 [[Archivo:B747-engine.jpg|thumb|Motor turbofan utilizado en los B 747.]]
-Los [[motor de aviación|motores de aviación]] tipo '''turbofán''' (adaptación del término en [[idioma inglés|inglés]] ''turbojet'' al [[idioma español|español]], se puede traducir como '''turborreactor con soplante''', '''turbosoplante''' o '''turboventilador''')<ref>Jorge García de la Cuesta [http://books.google.com/books?id=hx1TcFb8YrIC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_summary_r&cad=0 Terminología aeronáutica]</ref> son una generación de [[motor a reacción|motores a reacción]] que reemplazó a los [[turborreactor]]es o ''turbojet''. Caracterizados por disponer un ventilador o ''fan'' en la parte frontal del motor, el aire entrante se divide en dos caminos: flujo de aire primario y flujo secundario o flujo derivado (''bypass'') . El flujo primario penetra al núcleo del motor (compresores y turbinas) y el flujo secundario se deriva a un conducto anular exterior y concéntrico con el núcleo.
+Los [[motor de aviación|motores de aviación]] tipo '''turbofán''' (adaptación del término en [[idioma inglés|inglés]] ''turbofan'' al [[idioma español|español]], se puede traducir como '''turborreactor con soplante''', '''turbosoplante''' o '''turboventilador''')<ref>Jorge García de la Cuesta [http://books.google.com/books?id=hx1TcFb8YrIC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_summary_r&cad=0 Terminología aeronáutica]</ref> son una generación de [[motor a reacción|motores a reacción]] que reemplazó a los [[turborreactor]]es o ''turbojet''. Caracterizados por disponer un ventilador o ''fan'' en la parte frontal del motor, el aire entrante se divide en dos caminos: flujo de aire primario y flujo secundario o flujo derivado (''bypass'') . El flujo primario penetra al núcleo del motor (compresores y turbinas) y el flujo secundario se deriva a un conducto anular exterior y concéntrico con el núcleo.
 Los turbofanes tienen varias ventajas respecto a los turborreactores: consumen menos combustible,<ref>El combustible que consumen es ''aero-[[keroseno]]'' o JPA1.</ref> lo que los hace más económicos, producen menor contaminación y reducen [[contaminación sonora|el ruido ambiental]].