2.6 Motores de turbina de gas

2.6.6 Turborreactores

ELABORO: MAGAÑA EUSEVIO CANDIDO

Ciclos ideales de propulsión por reacción.

El turborreactor también conocido como motor de reacción.

Los motores de turbina de gas son muy usados para impulsar aeronaves porque son ligeros, compactos y tienen una elevada relación entre potencia y peso.

Las turbinas de gas para aviones operan en un ciclo abierto llamado ciclo de propulsión por reacción , los gases se expanden hasta una presión tal que la potencia producida por la turbina es suficiente para accionar tanto el compresor como el equipo auxiliar.

La salida de trabajo neto de un ciclo de propulsión por reacción es cero. Los gases que salen de la turbina a una presión relativamente alta se acelera en una tobera para proporcionar el empuje que impulsa al avión.

En un motor de reacción, losgases de altas temperaturay presión que salen de la turbina se aceleran en una tobera para proporcionar el empuje

Los aviones son impulsados por aceleración de un fluido en la dirección opuesta al movimiento, esto se logra al acelerar considerablemente una pequeña masa de fluido (motor de reacción o turborreactor).

El esquema de un turborreactor y el diagrama T-s del ciclo de un turborreactor se muestra a continuación.

• La presión del aire se eleva ligeramente cuando este se desacelera en el difusor.

• Después el aire se comprime en el compresor y se combina con combustible en la cámara de combustión, donde esta mezcla se quema a presión constante.

• Los gases de combustión a alta presión y alta temperatura se expanden parcialmente en la turbina, entonces produce la suficiente potencia para accionar el compresor y otros equipos.

• Finalmente los gases se expanden en una tobera hasta la presión ambiente y salen de la maquina a alta velocidad.

En el caso ideal, el trabajo de la turbina se supone igual al trabajo del compresor. Además, los procesos en el difusor, el compresor, la turbina y la tobera se asumirán como isentrópicos.

En el análisis de los ciclos reales, sin embargo, las irreversibilidades asociadas, con estos dispositivos deben ser consideradas, el efecto de éstas es para reducir el empuje que puede obtenerse de un turborreactor.

El empuje desarrollado en un turborreactor es la fuerza desbalanceada que causa la diferencia en la cantidad de movimiento en que el aire a baja velocidad entra al motor y los gases de escape de alta velocidad salen de él.

Esto se determina de la segunda Ley de Newton, las presiones en la entrada y la salida del turborreactor son idénticas (la presión ambiente), por lo tanto el empuje neto desarrollado por el motor es:

Para una aeronave que vuele en un aire sin corrientes es la velocidad de la aeronave.

En realidad, los flujos másicos de los gases a la salida y a la entrada del motor son diferentes, pero la diferencia es igual a la rapidez de combustión del combustible, pero esta diferencia se hace muy pequeña debido a la relación de masa, aire y combustible utilizada en los motores de propulsión por reacción es usualmente muy alta.

Un avión que vuela a una velocidad constante utiliza el empuje para superar el arrastre del aire, y la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo del avión es cero.

Los aviones comerciales ahorran combustible al volar a mayores altitudes durante largos viajes, ya que el aire a altitudes mas grandes es menos denso y ejerce una fuerza de arrastre más pequeña sobre el avión.

La potencia desarrollada a partir del empuje de una maquina recibe el nombre de potencia de propulsión (), que es la fuerza de propulsión (empuje) por la distancia en que esta fuerza actúa sobre el avión por unidad de tiempo, es decir, el empuje multiplicado por la velocidad del avión.

El trabajo neto desarrollado por un turborreactor es cero.

Para determinar la eficiencia de un turborreactor se debe usar la definición general de eficiencia, la cual es la relación de la salida deseada y la entrada requerida.

La salida deseada en un turborreactor es la potencia producida para impulsar el avión , y la entrada requerida es el poder calorífico del combustible .

La relación de estas dos cantidades se llama eficiencia de propulsión y esta dad por:

La eficiencia de propulsión es una medida de que tan eficientemente la energía térmica liberada durante el proceso de combustión se convierte en energía de propulsión.

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