Tecnologia de los materiales

Ciencia de los materiales
Investigación Próxima clase
1)- Realizar el análisis de una turbina de avión (Fan aéreo engines)
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN

El principio de operación de la turbina es conceptualmente simple. Convierte la energía cinética de un fluido en movimiento en energía mecánica mediante el movimiento del fluido hacia el rotor. El rotor está conectado a un dispositivo querealiza un trabajo útil. El fluido en movimiento puede ser agua, vapor, aire, o gases calientes. Las turbinas movidas por vapor son ampliamente usadas para la generación de electricidad. La turbina de avión genera calor y gas presurizado por la combustión de un combustible en un espacio confinado. El gas, en el proceso de escape desde el motor, hace que la turbina, en cambio, haga trabajar el compresorpara comprimir el aire que entra al motor. Los gases calientes comprimidos salen del motor a alta velocidad, generando la fuerza o empuje que mueve al avión hacia adelante. La turbina de aeronave es a veces denominada motor a reacción porque ejemplifica la tercera ley de Newton: “Para cada acción hay una igual pero de sentido opuesto”. En este caso, la acción es la expulsión del gas de escapecaliente de la parte trasera de la turbina. La reacción es el empuje impartido al motor, fuerza que el motor transmita al resto de la aeronave. La turbina consiste de tres secciones, cada cual con una función diferente: sección de compresión, sección de combustión y sección de la turbina.
La sección de compresión, introduce y comprime aire del ambiente y entrega aire comprimido a la sección decombustión.
En la sección de combustión, el combustible es continuamente inyectado en el aire comprimido por medio de un conjunto de inyectores. El combustible es evaporado a medida que se mezcla con el aire caliente y combustiona. Los gases calientes de combustión son entonces forzados dentro de la sección de la turbina por la alta presión a la salida del compresor.
La sección de la turbina,contiene una serie de álabes (paletas curvas de una rueda hidráulica) en el estator (parte fija) y otra en el rotor ( parte movil). Los álabes del estator son estacionarios y aceleran el flujo de gas para empujarlo sobre los álabes del rotor. Los rotores están conectados al compresor por un eje. El empuje de los gases de combustión en movimiento contra los álabes del rotor mueve la turbina, y porconsiguiente, el compresor. Finalmente, la mezcla caliente de los gases de combustión y el aire es acelerado a través de una tobera a la parte trasera de la turbina. Es este flujo de escape el que produce el empuje que mueve al avión. La combinación de una turbina, el compresor que acciona y el eje de conexión se llama spool.
TIPOS DE TURBINAS
Turbojet. Las primeras turbinas tenían un spool único y sellamaron turbojet. Tiene mejor performance a elevadas altitudes y mayores velocidades.
Turbohélice. Una turbohélice utiliza un turbojet como corazón pero tiene montado una rueda de álabes muy grande en la parte frontal de la sección del compresor. Estos álabes o paletas son visibles en los aviones comerciales. La rueda de álabes, la cual, como en los compresores, es conducida por una turbina,actúa como un propulsor; empuja el aire para crear el empuje. Este difiere del convencional propulsor en que tiene muchas paletas distribuidas próximas entre sí y es rodeado por una ajustada cubierta de protección. Parte del aire llevado por las hélices va directo al corazón de la turbina mientras que el resto pasa externamente rodeando la turbina. Este by pass de aire, en caso de un motorturbohélice, provee la mayoría del empuje, aproximadamente el 85 %, mientras que los gases calientes de escape proveen sólo un 15 % de empuje.
COMBUSTIÓN EN EL MOTOR
La turbina posee un encendedor que permite iniciar la combustión. Después de esto, la combustión se mantiene por una inyección continua de combustible dentro de la llama. Para que la combustión sea continua se requiere una llama estable,...