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Motor a Reacción Aeronautico

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by

Edd Díaz

on 24 May 2014

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Transcript of Motor a Reacción Aeronautico

Nicolás Sebastián Bonilla Ortiz
Edwin Danilo Díaz Moreno
Fabián Alexander Mojica Narvaez

Formulación del Problema
¿Un proyecto de investigación acerca de turbinas aeronáuticas solventará las deficiencias de conocimiento en este tipo de máquinas hidráulicas?
Problema de Investigación
Descripción del problema:

Un grupo de estudiantes de Ingeniería Mecánica está viendo una materia de su pensum conocida como “Maquinas Hidráulicas”, en la cual, se pretende enseñar todo acerca del funcionamiento, componentes, clasificación y conceptos principales acerca de estas máquinas de fluidos. Debido al corto tiempo del semestre y al extenso tema de la materia, los estudiantes no podrán conocer las generalidades de una máquina de fluido muy importante y utilizada en la actualidad conocida como motor a reacción, la cual, se caracteriza por generar la descarga de un chorro de fluido a gran velocidad para generar un empuje. Dicho empuje, permite propulsar a la mayoría de las aeronaves tipo aerodinos en el campo aeronáutico.
Objetivos del Proyecto
Objetivo general:

Conocer de una forma más detallada, clara y específica la clasificación, los componentes y el funcionamiento de una turbina de gas como sistema de propulsión aeronáutico en aviones comerciales.
ANÁLISIS DE FUNCIONAMIENTO DE TURBORREACTOR
DE AVION BOEING 737-700
“MOTOR CFM56-7B"

Justificación
La justificación de este proyecto es que se pueda conocer de una forma clara y detallada el funcionamiento, los componentes, la clasificación y los conceptos principales de una turbina de gas de uso aeronáutico, ya que debido al extenso tema de la materia y al corto tiempo del semestre académico, esta máquina no puede ser anexada al programa de contenidos de la materia.
Definición
¿Que es un motor a reacción?

Es un tipo de motor que descarga un chorro de fluido a gran velocidad para generar un empuje de acuerdo a las Leyes de Newton. Esta definición generalizada del motor de reacción incluye turborreactores, turbofanes, cohetes, estatorreactores y motores de agua, pero, en su uso común, el término se refiere generalmente a una turbina de gas utilizada para producir un chorro de gases para propósitos de propulsión.
Objetivos del Proyecto
Objetivos específicos:

Identificar los componentes principales que hacen realidad el correcto funcionamiento de una turbina de gas como propulsor aeronáutico.

Tener un acercamiento físico y evidenciar su funcionamiento de forma real y exploratoria.

Dar a conocer la tecnología implicada en cada uno de los componentes capaces de hacer realidad el funcionamiento de una turbina a gas en el campo aeronáutico.

Realizar los estudios referentes a lo largo de la materia e identificar las temáticas abordadas en clase y qué relación tienen al actual tema de investigación.
Tipos de Motores a Reacción
Motor de agua
Turbofan
Tipos de Motores a Reacción
Propfan
Tipos de Motores a Reacción
Turborreactor
Misil de crucero BGM-109 Tomahawk
Turbohélice
Estatorreactor
Lockheed SR-71 Blackbird
Antonov An-70
Lockheed C-130 Hercules
Airbus A320
Partes de un Motor a Reacción
Riesgos en la operación del motor :

General:

Es peligroso trabajar cerca a los motores, usar el corredor de entrada y salida cuando el motor este en operación, también mantenerse alejado de las áreas de entrada y de escape cuando el motor este en operación.

Estos son los riesgos alrededor de un motor de operación:
 
Succión en la entrada del motor.
Calentamiento en el escape.
Velocidad de escape.
Ruido del motor.
Motor:

El CFM56-7 es un motor turbo fan de gran sobrepaso (by-pass) doble rotor y flujo axial. El diámetro del fan del motor es de 61 pulgadas (1.55 m). El peso del motor es de 5257 libras (2385 kg)

El motor se compone de:.

El fan y el acelerador (booster):
El compresor de alta presión:
La sección de combustión
La turbina de alta presión ( HPT )
La turbina de baja presión ( LPT )
La caja de accesorios
Resultados de la Investigación
Resultados de la Investigación
Baleros Principales del motor:

 
5 baleros principales del motor sostienen las flechas de N1 y n2 (Velocidades), estos absorben las cargas axiales y radiales de las flechas. Y los baleros de rodillos absorben solamente las cargas radiales.
Resultados de la Investigación
Cejas del Motor: 

El motor tiene 16 cejas. Las cejas están identificadas con una designación alfa-numérica. Las cejas sostienen a varios accesorios y componentes.

Se usa la designación alfa-numérica para encontrar la posición de los componentes en el motor.

Resultados de la Investigación
Estaciones aerodinámicas:
 
Existen probetas y sensores en estas 5 estaciones aerodinámicas en el CFM56-7

Estación 0 (Aire ambiente)
Estación 12 (Entrada del fan)
Estación 25 (Entrada del HPC)
Estación 30 (Descarga del HPC)
Estación 49.5 (Etapa 2 estatura de la LPT)
Resultados de la Investigación
Caja de engranajes de accesorios:

La caja de engranajes de accesorios (AGB) está al lado izquierdo del motor, en la cubierta de la entrada del fan. El AGB envía torque desde el rotor N2, a través e engranajes espuela para hacer girar a los accesorios del motor y del avión. Estas son unidades reemplazables en línea. Se tiene acceso a la AGB y a los accesorios cuando se abra la cubierta izquierda del fan.
 
Accesorios:
 
Parte Frontal:
 
Alternador del EEC.
Sensor N2.
Acceso a giro manual.
Marcha neumática motor.
Bomba Hidráulica.
Generador de mando Integrado IDG.
 
Parte trasera:
 
Paquete de bombas del Combustible.
Unidad de Lubricación
Filtro de barrido de Aceite.
Resultados de la Investigación
Alabes del Fan y (SPINNERS)

Cono Giratorio (Spinners) Delantero y Trasero.

Los conos de spinner delantero y trasero son carenados aerodinámicos, los cuales dirigen el flujo de aire de la toma del motor.

Alabes del fan:

Se cuenta con 24 alabes del fan de titanio de cuerda ancha. El espaciador tipo shim, debajo de cada alabe del fan los retiene en posición radial correcta. Se mueve el espaciador tipo shim entre los alabes hacen al flujo de aire más suave. La ceja reten del fan y el arillo reten mantienen al shim espaciado del alabe del fan y a las plataformas.

Se puede leer esta información debajo del alabe del fan, como número de serie, parte y peso de la pieza.

Cuando se remuevan o reemplacen los alabes del fan, tienen que grabarse la posición de estos, para hacer tareas de mantenimiento, y poder colocarlos en la misma posición para mantener el balance del motor.

Tornillos de peso balance.

Se balance un motor con tornillos de peso de balance, se instalan estos tornillos de peso de balance en el spinner trasero.

Resultados de la Investigación
E = Empuje del turborreactor
G= Gasto másico que circula por el turborreactor
Vs= Velocidad de aire en la sección de salida de la tobera.
V0= Velocidad del aire en la sección de entrada del difusor
As = Área de salida de la tobera
Ps = Presión de salida de la tobera (si adaptada P0= P ambiente)
P0 = Presíon de entrada en el difusor

E = G (Vs - V0) + As (Ps - P0)
Formulas Generales de un Motor a Reacción
Empuje Total
Empuje Neto
Fn = Empuje neto
Wa = Peso del aire que entra al motor
g = Aceleración de la gravedad
V2 = Velocidad de los gases en la tobera de escape
V1 = Velocidad del aire a la entrada del motor
Wf = Peso del combustible
Vf = Velocidad del combustible
Aj = Área de descarga de la tobera de escape
Pj = Presión de descarga de los gases en la tobera de escape
Pam= Presión ambiente

Empuje en Caballos de Potencia
Potencia Equivalente al Eje
ESHP = Equivalente de Caballo de Potencia al Eje
SHP = Caballos de Potencia al Eje determinados por el torquímetro.
Fn = Empuje neto en libras
V = velocidad del avión en millas por hora
375 = una constante; libras-millas por hora por caballo de potencia
ŋ= rendimiento de la hélice; normalización industrial del 80%

Rendimiento del Motor
Ciclo ideal
CBP = Compresor de baja presión.
CAP = Compresor de alta presión.
TBP = Turbina de baja presión.
TAP = Turbina de alta presión.
Turbofan
Turborreactor de Flujo Simple
Sistema Hidráulico
• Bombas:

Son bombas volumétricas y se clasifican:

 Por su forma de accionamiento:

Manuales.
Eléctricas.
Arrastradas por el motor.
Turbina de aire.

 Por su forma de actuar:

De engranajes.
De pistones.

De caudal constante.
De caudal variable

El aire penetra por el difusor donde aumenta su presión, para continuar aumentándola en el compresor y en el difusor. En las cámaras de combustión, se realiza la combustión del combustible con el aire a presión constante. El aire pasa a la turbina donde se expande, obteniéndose trabajo mecánico que se utiliza para mover el compresor y los accesorios. Finalmente en la tobera se expande para incrementar al máximo la velocidad de salida de los gases.

 Difusores de entrada:

Es el conducto que lleva el aire desde la entrada hasta el compresor. Lo debe hacer, incrementando la presión y con el mínimo de turbulencias y pérdidas. En los aviones subsónicos son conductos divergentes.

 Compresores:

Su misión es transformar la energía mecánica que se aporta a su eje en presión en la masa de aire que le atraviesa. Pueden ser:

Centrífugos: está formado por un impulsor, un difusor y un colector.
Axiales: están formados por ruedas de alabes que giran, denominados rotores, y ruedas de alabes que no giran denominadas estatores.

Partes de un Motor a Reacción de Doble Flujo
Partes de un Motor a Reacción de Doble Flujo
• Turbinas:

Tiene por misión extraer energía de la corriente de gas que pasa por ella para mover el compresor y los accesorios. Las turbinas pueden ser:

 Centrípetas.
 Axiales (las más usadas).
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