INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y

ELÉCTRICAUNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN

Ingeniería Aeronáutica

Fundamentos de MCI

Limites operacionales para motores a reacción

Prof. Marisela Valdez Pérez

Alumno

Boleta

Grupo 5AM3

Salón A1

Fecha de entrega: 23/02/2015Limites operacionales para motores a reacción

Los limites en los que opera un motor a reacción varían mucho dependiendo del tamaño, el fabricante, modelo, configuración, etc.Las características más generales que limitan los motores son las siguientes.

Altitud críticaComo bien sabemos dependiendo de la altura varia la densidad del aire, la densidad es la cantidad de masa en cierto volumen.En el caso de nuestro planeta la densidad del aire varia mucho dependiendo de la altura a la que nos encontremos, la temperatura. La mayor cantidad de aire en la atmosfera se encuentra aproximadamente a los 20 km de altura, por arriba de este la densidad es muy baja.

Ventajas de la altura.-A mayor altura hay menor resistencia al avance, incrementando velocidad y aumentando el rendimiento propulsivo.-El incremento de la velocidad hace aumenta la presión dinámica, aumentando la compresión adiabática y por lo tanto, la energía mecánica.-La desventaja de disminución de densidad es por igual en la entrada del compresor que en la tobera, esto ayuda a mejorar la expansión de gases y esto ayuda al rendimiento de la turbina.-Al ser una densidad menor el aire tiene una temperatura más baja, por lo tanto el compresor necesita menor energía, aumentando el rendimiento.

Desventajas de la altura.-Disminuye la densidad del aire, por consiguiente disminuye la masa de fluido a través del motor, bajando el empuje y la energía.-Si se mantiene el consumo de combustible, al disminuir la densidad del aire aumentará la temperatura de entrada del gas a la turbina y con ello el rendimiento térmico.

RPMEn efecto, la masa de aire que penetra en el motor es función principal de las RPM y, éstas a su vez, de la cantidad de combustible suministrado. La función de la unidad de control de combustible es regular las RPM y el consumo de combustible, en el sentido de que se obtenga un mayor empuje cuanto mayores sean dichos factores, hasta aquellos valores que no supongan respectivamente sobre velocidad del rotor, ni alta temperatura en las turbinas.

Se puede observar que en tanto la variación del gasto de aire es prácticamente lineal con las RPM, no ocurre así con el empuje,, pues éste depende además de la aceleración a que se somete el gasto de aire, y que es función de las presiones en el turborreactor, temperatura y flujo de combustible, por lo que la variación del empuje con las RPM resulta de variación mas compleja que el casto del aire.

MaterialesLos materiales son un punto importante, ya que estos por diseño están hechos para ciertas limitantes de temperatura, presiones, condiciones de uso, etc.Un motor con materiales que soporten mayores temperaturas y que pesen menos podrían ser un factor determinante en las diferencia de su eficiencia con un motor actual.

Al igual que la temperatura una mayor presión haría más eficiente nuestro motor ya que al salir por la tobera tendría mayor velocidad, en el caso de motores con un destino diferente al de aviación también sería un cambio muy significativo ya que por ejemplo en un motor de ciclo combinado la temperatura de salida seria mayor y aumentaría nuestro trabajo en el sistema dependiente de este.Aunque estos no son los únicos factores, en un motor de aviación también seria una ventaja si estos materiales tuvieran un peso menor, ya que este es una gran limitante .

Tipo de combustibleEl tipo de combustible principal mente afecta en su potencia de detonación y en la densidad que este tenga ya que a mayor densidad es un mayor peso, lo que no es un factor benéfico en cuanto a motores de aviación. Temperatura de gases de escapeSegún las distintas fases de la aeronave tiene una temperatura permisible en los gases de escape para evitar fallas en las toberas de escape.MarchaGeneralmente los motores rotativos su marcha es un sistema externo llamado APU, este entrega presión neumática al compresor y así poder iniciar el ciclo.Esta presión neumática tiene limitantes para evitar el daño al motor, esta presión depende mucho del tamaño y tipo de motor.Lubricación Un factor importante en cuanto a limitantes, ya que estos si se considera una temperatura relativamente alta estos pueden llegar a inflamarse, otro aspecto a tomar en cuenta es su viscosidad y su punto de estancamiento, este tipo de motores son utilizados en ambientes de extremo frio y los lubricantes tienen que garantizar que seguirán fluyendo a pesar de esta.La gran altura de funcionamiento de algunos turbo reactores, y por lo tanto, las bajas condiciones de presión, unido a las altas temperaturas de funcionamiento, requieren productos de baja volatilidad para evitar pérdidas por evaporización. El lubricante no debe ser susceptible de formación de espuma, no deberá atacar a las juntas de estanqueidad del sistema y no deberá formar depósitos carbonosos.

ConclusionesLos límites operacionales para motores a reacción pueden variar mucho en la cadena del tiempo, mucho dependerá del tipo de motor, su uso, las condiciones de ese uso, etc.Estos parámetros son necesarios para su mantenimiento y uso para no provocar daños de cualquier tipos en estos.

Bibliografía.

-Motores a reacción, Martin Cuesta Álvarez, quinta edición.