analisis termodinamico de un turbofan


1. Introducción
El presente trabajo es un análisis de las propiedades termodinámicas que se desarrollan en un motor Turboventilador, para obtener características de su comportamiento y eficiencia como lo son el consumo especifico de combustible y el empuje especifico aportado por este, además las presiones y temperaturas del aire al atravesar las diferentes estaciones y etapas del motor (Fig.1.1 ventilador, compresores, cámaras de combustión y turbina).

Fig. 1.1 Corte transversal de un motor Turbofan.

El trabajo comienza haciendo un repaso sobre ciertos temas relacionados con lapropulsión, como una breve descripción de los motores Turboventiladores. Seguidamente se describe la pieza de estudio como es la entrada de aire y diferentes aspectos relacionados con su rendimiento.Para concluir el trabajo se hace un análisis del desempeño del Motor en diferentes condiciones de operación.
2. Objetivos
- Explicar que es y como funciona un motor Turboventilador.

- Obtener e interpretar los valores obtenidos (por formulas, tablas y graficas) del comportamiento y desempeño de un turboventilador.

- Obtener los valores de temperatura de operación asumidos por un MotorTurboventiladoren sus estaciones y etapas.

- Obtener los valores de presión de operación asumidos por un Motor Turbofan en sus estaciones y etapas.

- Generar conclusiones, tanto como la aplicación práctica y real de esta información en un Turboventilador.

3. Alcance
Este documento solo presenta el comportamiento bajo 5 temperaturas distintas de operación de un Turboventilador y otrasvariables incluidas en la ficha técnica, no se desarrolla un análisis de resistencia de materiales o estructural, ni propone detalles sobre la mecánica del flujo de aire.
4. Qué me deja como ingeniero

Conocimientos sobre el funcionamiento, sus principios, elementos, características y desempeño de lo que es un Turboventilador. La experiencia y labor de interpretación crítica de valores, gráficas,formulas así como el desarrollo y uso de software útil para el análisis estadístico y logística como lo es Excel y Word para un enfoqué termodinámico de un sistema de propulsión tal como un Motor Turbofan.
5.¿Qué es un motor Turbofan?
La mayoría de aviones comerciales modernos utilizan motores Turbofan como sistema de propulsión, como consecuencia del gran empuje que generan y por su eficiencia, quegenera un ahorro de combustible.
El desarrollo del Turbofan, conocido también como bypass Turbojet fue la respuesta a las demandas de las aerolíneas, que pedían mayores velocidades en crucero que los Turbohélices no podían proporcionar, pero con unos costes de consumo más asumibles de los que implicaban los turborreactores.
El Turbofan nació como una modificación del motor turborreactor, al quese le añade un gran ventilador o fan a la entrada dentro de la nacelle o cubierta delmotor, y una nueva turbina de baja presión que lo mueve. Lo que se consigue con esta nueva turbina es bajar la velocidad del chorro de aire, por lo que se obtieneuna mejora de la eficiencia de propulsión (igual que el turborpop), pero tambiénimplica una reducción del empuje. Para compensar esto se instaló el fan,el cualobliga a que una gran parte del aire recorra un ducto que rodea la parte principaldel motor, y proporciona un empuje extra.
El empuje de un motor Turbofan proviene pues de dos flujos o recorridos:el primario o hot stream, que realiza el recorrido típico de un turborreactor depasar por compresor, cámara de combustión donde alcanza altas temperaturas(precisamente por eso su denominación decaliente), turbina y tobera; elsecundario o cold stream no hace dicho recorrido sino que recorre tan solo laentrada de aire, el ducto que rodea el motor y una tobera de salida, mezclándoseo no con el flujo primario.
La cantidad de flujo que realiza uno u otro recorrido la expresa el bypass ratio orelación de derivación,

Donde es la cantidad de flujo secundario o frio, y el primario o...