Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 9
Toberas de combustible o barras atomizadoras
Entrada de aire
Sostenedores de flama
Tobera de reacción
FIGURA 9-55
Motor de estatorreactor.
Fuente: The Aircraft Gas Turbine Engine and Its
Operation. © United Aircraft Corporation (actualmente
United Technologies Corp.), 1951, 1974.
baja altura porque su eficiencia disminuye a altas velocidades y altitudes. Los
antiguos motores de turbopropulsión (turbohélices o turboprops) estaban limitados
a velocidades cercanas a 0.62 mach y a altitudes de aproximadamente
9 100 m. Se espera que los nuevos motores de turbopropulsión (propventiladores
o propfan) que están en desarrollo alcancen velocidades de 0.82 mach y altitudes
de casi 12 200 m. Se espera que los aviones comerciales de tamaño y radio de acción
medio, impulsados por propventiladores, vuelen tan alto y tan rápido como
los aviones impulsados por turbofan, y con menos combustible.
Otra modificación muy extendida en los aviones militares es la adición de
una sección de quemadores posteriores entre la turbina y la tobera aceleradora.
Siempre que surge la necesidad de empuje adicional, como en despegues
cortos o condiciones de combate, se inyecta combustible adicional dentro de los
gases de combustión ricos en oxígeno que salen de la turbina. Como resultado
de esta adición de energía, los gases de escape salen a una velocidad más alta y
suministran un empuje mayor.
Un motor de estatorreactor o autorreactor (ramjet) es un ducto con forma
adecuada sin compresor o turbina, como se muestra en la figura 9-55, y en ocasiones
se usa para la propulsión de alta velocidad de misiles y aviones. El aumento
de presión en el motor se logra por el efecto de presión dinámica de admisión del
aire de alta velocidad que al entrar impacta contra una barrera. Por lo tanto, un
motor de estatorreactor necesita llevarse a una velocidad suficientemente elevada
mediante una fuerza externa antes de que pueda encenderse.
El motor de estatorreactor se desempeña mejor en aviones que vuelan arriba
de 2 o 3 mach (2 o 3 veces la velocidad del sonido). En uno de estos motores
el aire se desacelera a aproximadamente 0.2 mach, el combustible se agrega
al aire y se quema a esta velocidad baja, mientras los gases de combustión se
expanden y aceleran en una tobera.
Un motor superestatorreactor (scramjet) es esencialmente un estatorreactor
en el cual el aire fluye a velocidades supersónicas (arriba de la velocidad del
sonido). Los motores estatorreactores que se convierten en configuraciones de
superestatorreactores a velocidades superiores a 6 mach se prueban con buenos
resultados a velocidades de aproximadamente 8 mach.
Finalmente, un cohete es un dispositivo donde un combustible sólido o líquido
y un oxidante reaccionan en la cámara de combustión. Después, los gases de
combustión de alta presión se expanden en una tobera, para salir del cohete a
velocidades muy altas, lo cual produce el empuje que impulsa al cohete.
9-12 ■ ANÁLISIS DE CICLOS DE POTENCIA DE GAS
CON BASE EN LA SEGUNDA LEY
Los ciclos ideales de Carnot, Ericsson y Stirling son totalmente reversibles, de
modo que no incluyen ninguna irreversibilidad. Sin embargo, los ciclos ideales
de Otto, Diesel y Brayton solamente son internamente reversibles, por lo