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MOTOR DE AVIACIÓN
Un motor es una máquina capaz de convertir
la energía química contenida en un acumulador (batería), o mediante el proceso
de combustión del combustible, en energía mecánica, esta energía es capaz de generar
la potencia necesaria para propulsar un avión, esta propulsión es denominada tracción cuando se ejerce por delante del
motor, o de empuje si es ejercida por detrás del motor, normalmente, el sistema
propulsor está constituido por uno o más motores, además existen varios modelos,
dependiendo del fabricante, e incluso pueden incorporar una o más hélices. En
este último caso, el elemento que realmente produce la fuerza es la hélice,
siendo el motor el mecanismo que la hace girar.
La fuerza de tracción o empuje, se obtiene acelerando hacia atrás una masa de aire ambiente a una velocidad superior a la del avión; de acuerdo con la 3ª ley del movimiento de Newton, esta acción provoca una reacción de la misma intensidad pero de sentido opuesto, la cual impulsa el avión hacia adelante. La aceleración de la masa de aire, se logra por la rotación de una hélice, movida por un motor convencional de pistón o una turbina de gas, o por la expulsión a muy alta velocidad del chorro de gases generado por una turbina de gas.
Basado en lo planteado, la aviación clasifica los motores en dos (02) tipos;
a) Motores
recíprocos convencionales, de pistón o
alternativos, y
b) Motores a
Turbinas.
Motores
a pistón: La
mayoría de estos motores son de cuatro tiempos, llamados así porque un ciclo
completo de trabajo se realiza en cuatro movimientos del pistón (ciclo de otto):
Admisión, Compresión, Explosión, Escape.
Atendiendo a la colocación de los cilindros, los motores pueden ser: horizontales opuestos (boxer), en los cuales 4 o 6 cilindros están colocados horizontalmente, la mitad de ellos opuestos a la otra mitad; en línea, cuando todos los cilindros están colocados uno detrás de otro verticalmente o con una ligera inclinación; en "V", con la mitad de los cilindros en cada rama de la V; radiales, cuando los cilindros (entre 5 y 28) están montados en círculo alrededor del cigüeñal, a veces en dos o más bancadas; etc.
Los motores con cilindros horizontales opuestos, tipo boxer, son los más comunes en aviones ligeros.
- Admisión - El pistón, situado en la parte superior del
cilindro (punto muerto superior), realiza un movimiento de bajada con la
válvula de admisión abierta succionando una mezcla de aire y combustible.
- Compresión - Desde la parte inferior del cilindro (punto
muerto inferior), el pistón hace un movimiento de subida estando las
válvulas cerradas, lo cual comprime la mezcla admitida en la fase
anterior.
- Explosión - Con el pistón en la parte superior, una chispa
procedente de las bujías hace explotar la mezcla comprimida de aire y
combustible. Esta explosión lanza violentamente al pistón hacia abajo.
- Escape - Desde la parte inferior, al realizar la carrera hacia arriba con la válvula de escape abierta, el pistón empuja y expulsa los gases del cilindro. Al llegar al punto superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión comenzando de nuevo el ciclo: admisión.
Tipos de motores de pistón.
Los motores con cilindros horizontales opuestos, tipo boxer, son los más comunes en aviones ligeros.
Motores a Turbinas:
Una turbina de gas es una máquina motriz que convierte la energía derivada de la combustión de un elemento, normalmente queroseno (energía térmica), en energía mecánica en forma de chorro de aire de alta presión y elevada temperatura.
Esta energía mecánica puede ser aprovechada para mover un mecanismo propulsor tal como la hélice de un aeroplano o el rotor de un helicóptero, o para generar el empuje que impulsa a un avión.
Estas máquinas constan básicamente de cuatro partes: compresor, cámaras de combustión, turbina, y tobera de salida, y su funcionamiento es el siguiente: El aire entra por un gran conducto de entrada a la zona de compresores; en esta zona, un primer rotor con alabes comprime el aire, un segundo rotor lo comprime aún más, y así sucesivamente hasta alcanzar de 10 a 40 veces la presión del aire de entrada. Este aire pasa mediante difusores a las cámaras de combustión, donde un flujo constante de combustible en forma de spray, vapor o ambas cosas, es quemado a una presión casi constante.
La combustión provoca la expansión violenta de los gases producidos, en forma de chorro de alta presión, temperatura (hasta 1500º C) y velocidad. En su camino de salida, el chorro mueve una turbina que comparte eje con los compresores, de manera que parte de la energía del chorro hace girar aquellos, en general a más de 10.000 R.P.M. Por último, este chorro de gases se expele a la atmósfera a través de la tobera de salida.
Si se compara el ciclo de trabajo con el
de un motor de pistón, vemos que es similar (admisión, compresión, explosión o
combustión, y escape). La diferencia es que mientras en un motor de pistón se
producen tantos ciclos de trabajo como número de cilindros hay, por cada dos
vueltas del cigüeñal, en una turbina el ciclo de trabajo es un proceso
continuo.
De acuerdo al funcionamiento, los Motores de Turbina son los siguientes:
Motores turbojet o turboreactor:
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.
Motores turboprop: 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.
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.
Motores turbos eje: 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).
CARLOS DELGADO "PERCEVAL"
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