1/ La aviación comercial ha conectado a gente de todos los lugares del planeta. Más de 100,000 aviones comerciales despegan cada día en todo el mundo. ¿Una de las razones? Los motores a reacción. Pero ¿cómo funcionan? Abro hilo... 
2/ Empecemos por lo básico: el principio físico por el que funciona cualquier motor es debido a la tercera ley de Newton, también conocida como acción y reacción. La propulsión consiste en mover el aire hacia el sentido opuesto al que nos movemos.
3/ Los motores de los aviones comerciales no son una excepción, y también se basan en el principio de acción y reacción. Antes de nada, he de decir que estos motores son extremadamente complejos. Hacer un estudio detallado llevaría mucho tiempo. Así que vamos con lo principal...
4/ Vamos a ver primero el ciclo más simple: un turborreactor. Estos motores son muy utilizados por los cazas. El Concorde, del que hablo en este hilo, también usaba este tipo de motores.
5/ A continuación iremos viendo cada una de las partes del motor de la imagen, en el mismo orden en el que se dirige el aire: desde la entrada hasta la salida del motor.
6/ El aire entra primero al compresor. Como su propio nombre indica, tiene la función de comprimir el aire que absorbe. Pero no sólo eso, también aumenta la temperatura del fluido con el objetivo de que el ciclo sea más eficiente.
7/ Tras salir del compresor, tenemos aire caliente comprimido. Este aire entra en la cámara de combustión. Aquí el aire se mezcla con el combustible en condiciones óptimas. Se produce entonces la reacción de combustión (una especie de explosión).
8/ Tras salir de la cámara de combustión, tenemos aire muy caliente (con mucha energía térmica). Esta es la parte del motor que más temperatura adquiere. La temperatura puede llegar a alcanzar los 1500 ºC.
9/ Más tarde, los gases en la turbina. Debido a su alta energía, el fluido consigue mover la turbina. ¿Por qué "gastamos" energía en mover la turbina? Porque la turbina mueve el compresor (están unidos por un eje), que es esencial para la propulsión.
10/ Por último, una tobera transforma la energía restante de nuestro fluido en energía cinética. Es decir, gracias a su forma convergente (o divergente) aumenta la velocidad de los gases.
11/ ¿Y por qué hacemos esto? Porque la fuerza de propulsión que buscamos es proporcional a la velocidad a la que expulsamos los gases. Más energía cinética -> Más velocidad -> Más propulsión.
12/ En conclusión, un motor hace lo siguiente: utiliza combustible para transmitir mucha energía al aire. Este aire disipa parte de su energía en mover la turbina.
13/ Esta turbina hace girar el compresor, que favorece el ciclo. La energía sobrante se transforma en velocidad gracias a la tobera, que se traduce en mayor propulsión. En las imágenes se ven los ciclos completos (así como el eje que une la turbina con el compresor).
14/ Bien, una vez entendido esto, ya podemos adentrarnos en un motor de avión comercial, también denominado como turbofan. Su nombre se debe a la presencia de un fan (ventilador) en la parte delantera. Es la parte visible del motor, y es preciosa...
15/ El funcionamiento es exactamente el mismo: compresor, cámara de combustión y turbina. La única diferencia es que en este caso, en vez de colocar únicamente un compresor, lo que hacemos es colocar un fan justo delante. Así...
16/ Para mover este fan, lo que hacemos es colocar una turbina adicional. Por ello, tenemos 2 turbinas:
- La primera, que mueve el compresor.
- La segunda, que mueve el fan.
Amarillo con amarillo, y azul con azul.
- La primera, que mueve el compresor.
- La segunda, que mueve el fan.
Amarillo con amarillo, y azul con azul.
17/ ¿Y para qué se coloca el fan? Porque la propulsión también es proporcional a la masa de aire que expulsamos en sentido opuesto. Y resulta que en aviones comerciales, colocar un fan mejora mucho la propulsión. Así funcionaría en conjunto:
18/ Por ello, en un motor de avión comercial obtenemos propulsión gracias a:
- La alta velocidad de los gases expulsados tras la cámara de combustión y la turbina.
- La gran masa de aire expulsada por el "fan", movido por la segunda turbina.
- La alta velocidad de los gases expulsados tras la cámara de combustión y la turbina.
- La gran masa de aire expulsada por el "fan", movido por la segunda turbina.
19/ Para hacernos una idea de la enorme cantidad de aire que mueven estas máquinas... Un motor del Airbus A380, el avión comercial más grande del mundo, "chupa" unos ¡1200 kg de aire por segundo!
20/ Y esta es la razón por la cual los motores turbofan son tan grandes: con un fan, conseguimos el mismo empuje con un menor consumo (y por lo tanto mayor eficiencia).
21/ Sólo como curiosidad, en este enlace se pueden ver todas las características técnicas de los aviones comerciales de Airbus. airbus.com/aircraft/suppo…
22/ Cabe destacar que todas las partes que han aparecido anteriormente son simplificaciones que sirven para ilustrar conceptos. Aquí hay imágenes de los componentes de verdad (por orden): compresor, cámara de combustión, turbina y tobera.
23/ Por último, aquí dejo dos imágenes de dos motores reales:
- El primero, un turborreactor.
- El segundo, un turbofan.
Verdaderas maravillas de la ingeniería.
- El primero, un turborreactor.
- El segundo, un turbofan.
Verdaderas maravillas de la ingeniería.
24/ Los motores a reacción son obras maestras, máquinas muy complejas que se diseñan para que duren muchísimo tiempo. Resisten esfuerzos enormes, son seguros y eficientes. Han cambiado la forma en la que vivimos. Gracias a ellos, estamos más conectados que nunca. Fin del hilo.
Ya que el tema está generando bastante interés, me gustaría mencionar que algunas de las imágenes del hilo vienen del libro "The Jet Engine", de Rolls-Royce. Ilustraciones muy buenas, explicaciones claras y muy completo. Cubre todos los aspectos de un motor turbofan.
