Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CICLOS DE POTENCIA DE GAS
Ventilador
Compresor de
baja presión
Aire del ventilador
que rodea el motor
de reacción
Combustores
Turbina de alta presión de dos etapas
para girar el eje exterior
Turbina de baja presión
para girar el eje interior
FIGURA 9-53
Motor moderno de reacción utilizado
para impulsar el avión Boeing 777. Es
un turboventilador Pratt & Whitney
PW4084 capaz de producir 84 000 lbs
de empuje. Tiene 4.87 m (192 pulg) de
longitud, tiene un ventilador de 2.84
m (112 pulg) de diámetro y pesa 6 800
kg (15 000 lbm).
Entrada
de aire
Compresor de
alta presión
Eje de husillo doble
para girar el ventilador
y los compresores
Empuje
Empuje
Cortesía de Pratt & Whitney Corp.
Hélice
Compresor Quemadores Turbina
FIGURA 9-54
Un motor de turbohélice.
Fuente: The Aircraft Gas Turbine Engine and Its
Operation. © United Aircraft Corporation (actualmente
United Technologies Corp.), 1951, 1974.
Reducción de engranaje
El motor de turbofan de un avión puede distinguirse del turborreactor menos
eficiente por la gruesa cubierta del gran ventilador. Todo el empuje del turboreactor
se debe a los gases de escape que salen del motor a aproximadamente
dos veces la velocidad del sonido. En un motor de turbofan los gases de escape
de alta velocidad se mezclan con el aire que tiene una velocidad inferior, lo cual
resulta en una considerable reducción del ruido.
Nuevas técnicas de enfriamiento han originado incrementos notables en las
eficiencias, permitiendo que las temperaturas del gas a la salida del quemador
alcancen valores superiores a 1 500 °C, 100 °C por encima del punto de fusión
de los materiales de los álabes de la turbina. Los motores de turbofan merecen
la mayor parte del crédito en el éxito de los jumbo jets que pesan casi 400 000
kg y son capaces de transportar más de 400 pasajeros a distancias mayores a los
10 000 km con velocidades superiores a 950 km/h con menos combustible por
pasajero y milla de distancia.
La relación entre el flujo másico del aire que rodea la cámara de combustión
y el del aire que fluye por ella recibe el nombre de relación de desvío. Las primeras
máquinas comerciales de alta relación de desvío tenían una relación de
desvío de 5. El aumento de esta relación en un motor de turbofan incrementa
el empuje, por eso tiene sentido eliminar la cubierta del ventilador. El resultado
es un motor de turbopropulsión (propjet), como el que se ilustra en la figura
9-54. Los motores de turbofan y de turbopropulsión difieren principalmente
en sus relaciones de desvío: 5 o 6 para turboventiladores y de hasta 100 para
los de turbopropulsión. Como regla general, las hélices son más eficientes que los
motores de reacción; pero están limitadas a una operación de baja velocidad y