Cuando sube a un vuelo de una aerolínea, es posible que no pase mucho tiempo pensando en los motores. Pero son la única razón por la que 700.000 libras de aluminio y pasajeros pueden lanzarse por el aire a un 80% de la velocidad del sonido. ¿Cómo funcionan? Echemos un vistazo.
Los fundamentos
Los motores a reacción, también llamados turbinas de gas, funcionan aspirando aire en la parte delantera del motor mediante un ventilador. A partir de ahí, el motor comprime el aire, mezcla el combustible con él, enciende la mezcla de combustible y aire y la lanza por la parte trasera del motor, creando empuje.
Esa es una explicación bastante básica de cómo funciona, así que echemos un vistazo a cada sección de un motor a reacción para ver lo que realmente sucede.
Partes de un motor a reacción
Hay 4 tipos principales de motores de turbina, pero para este ejemplo, usaremos el turbofan, que es el tipo más común de motor de turbina que se encuentra en los aviones de las aerolíneas hoy en día.
El ventilador
La primera parte del turbofan es el ventilador. También es la parte que se ve cuando se mira la parte delantera de un avión.
El ventilador, que casi siempre está hecho de palas de titanio, aspira enormes cantidades de aire en el motor.
El aire se mueve a través de dos partes del motor. Una parte del aire se dirige al núcleo del motor, donde se producirá la combustión. El resto del aire, llamado «aire de derivación», se mueve por el exterior del núcleo del motor a través de un conducto. Este aire de derivación crea un empuje adicional, enfría el motor y lo hace más silencioso al cubrir el aire de escape que sale del motor. En los turbofanes modernos de hoy en día, el aire de derivación produce la mayor parte del empuje del motor.
El compresor
El compresor está situado en la primera parte del núcleo del motor. Y, como probablemente habrás adivinado, comprime el aire.
El compresor, que se denomina «compresor de flujo axial», utiliza una serie de aspas giratorias en forma de hoja de aire para acelerar y comprimir el aire. Se llama flujo axial, porque el aire pasa a través del motor en una dirección paralela al eje del motor (a diferencia del flujo centrífugo).
A medida que el aire se mueve a través del compresor, cada conjunto de palas es ligeramente más pequeño, añadiendo más energía y compresión al aire.
Entre cada conjunto de palas del compresor hay palas en forma de aerodinámica sin movimiento llamadas «estatores». Estos estatores (que también se denominan álabes), aumentan la presión del aire convirtiendo la energía de rotación en presión estática. Los estatores también preparan el aire para que entre en el siguiente conjunto de palas giratorias. En otras palabras, «enderezan» el flujo de aire.
Cuando se combinan, un par de álabes giratorios y fijos se denomina etapa.
La cámara de combustión
La cámara de combustión es donde se produce el fuego. Cuando el aire sale del compresor y entra en la cámara de combustión, se mezcla con el combustible y se enciende.
Suena sencillo, pero en realidad es un proceso muy complejo. Esto se debe a que la cámara de combustión necesita mantener una combustión estable de la mezcla de combustible y aire, mientras el aire se mueve a través de la cámara de combustión a una velocidad extremadamente rápida.
La caja contiene todas las partes de la cámara de combustión, y dentro de ella, el difusor es la primera parte que hace el trabajo.
El difusor ralentiza el aire del compresor, facilitando su encendido. La cúpula y el remolino añaden turbulencia al aire para que pueda mezclarse más fácilmente con el combustible. Y el inyector de combustible, como probablemente haya adivinado, pulveriza el combustible en el aire, creando una mezcla de combustible y aire que puede encenderse.
A partir de ahí, la camisa es donde se produce la combustión real. La camisa tiene varias entradas, permitiendo que el aire entre en múltiples puntos de la zona de combustión.
La última parte principal es el encendedor, que es muy similar a las bujías de su coche o avión con motor de pistón. Una vez que el encendedor enciende el fuego, éste se mantiene por sí mismo, y el encendedor se apaga (aunque a menudo se utiliza como reserva en caso de mal tiempo y condiciones de hielo).
La Turbina
Una vez que el aire se abre paso a través de la cámara de combustión, fluye a través de la turbina. La turbina es una serie de palas en forma de hoja de aire que son muy similares a las palas del compresor. A medida que el aire caliente y de alta velocidad fluye sobre los álabes de la turbina, éstos extraen energía del aire, haciendo girar la turbina en un círculo y haciendo girar el eje del motor al que está conectada.
Este es el mismo eje al que están conectados el ventilador y el compresor, así que al hacer girar la turbina, el ventilador y el compresor de la parte delantera del motor siguen aspirando más aire que pronto se mezclará con el combustible y se quemará.
La tobera
El último paso del proceso ocurre en la tobera. La tobera es esencialmente el conducto de escape del motor, y es donde el aire a alta velocidad sale disparado por la parte trasera.
Esta es también la parte en la que entra en juego la tercera ley de Sir Isaac Newton: para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. En pocas palabras, al forzar la salida de aire por la parte trasera del motor a alta velocidad, el avión es empujado hacia delante.
En algunos motores, también hay un mezclador en la tobera de escape. Esto simplemente mezcla parte del aire de derivación que fluye alrededor del motor con el aire caliente de combustión, lo que hace que el motor sea más silencioso.
Poniéndolo todo junto
Los motores a reacción producen cantidades increíbles de empuje al aspirar aire, comprimirlo, encenderlo y expulsarlo por la parte trasera. Y lo hacen con un gran ahorro de combustible.
Así que la próxima vez que suba a un avión de pasajeros, tanto si es el piloto de delante como si va en la parte de atrás, tómese un segundo para agradecer a los ingenieros que hicieron posible que su avión surcara el cielo a un 80% de la velocidad del sonido.
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